1、首先我们先说一下上一篇文章中的思考题,Buffer Pool中会不会有碎片?

答案是:当然有

因为Buffer Pool大小是你自己定的,很可能Buffer Pool划分完全部的缓存页和描述数据块之后,还剩一点点的内存,这一点点的内存放不下任何一个缓存页了,所以这点内存就只能放着不能用,这就是内存碎片。

那怎么减少内存碎片呢?

其实也很简单,数据库在Buffer Pool中划分缓存页的时候,会让所有的缓存页和描述数据块都紧密的挨在一起,这样尽可能减少内存浪费,就可以尽可能的减少内存碎片的产生了。

如果你的Buffer Pool里的缓存页是东一块西一块,那么必然导致缓存页的内存之间有很多内存空隙,这就会有大量的内存碎片了。

2、脏数据页到底为什么会脏?

接着我们看一个很关键的问题,你在执行增删改查的时候,如果发现数据也没缓存,那么必然会基于free链表找到一个空闲的缓存页,然后读取到缓存页里去,但是如果已经缓存了,那么下一次就必然会直接使用缓存页。

反正不管怎么样,你要更新的数据页都会在Buffer Pool的缓存页里,供你在内存中直接执行增删改的凑在哦。

接着你肯定会去更新Buffer Pool的缓存页中的数据,此时一旦你更新了缓存页中的数据,那么缓存页里的数据和磁盘上的数据页里的数据,是不是就不一致了?

这个时候,我们就说缓存页是脏数据,脏页
14、当我们更新Buffer Pool中的数据时,flush链表有什么用? - 图1

3、哪些缓存页是脏页呢?

其实通过之前的学习,我们都是知道一点的,最终这些在内存里更新的脏页的数据,都是要被刷新回磁盘文件的。

但是这里就有一个问题了,不可能所有的缓存页都刷回磁盘,因为有的缓存页可能是因为查询的时候被读取到Buffer Pool里去的,可能根本没有修改过。

所以数据库在这里引入了另外一个跟free链表类似的flush链表,这个flush链表本质和也是通过缓存页的描述数据块中的两个指针,让被修改过的缓存页的描述数据块,组成一个双向链表。

凡事被修改过的缓存页,都会把他的描述数据块加入到flush链表中取,flush的意思就是这些都是脏页,后续都是要flush刷新到磁盘上去的。

所以flush链表的结构如下图所示,跟free链表几乎是一样的。
14、当我们更新Buffer Pool中的数据时,flush链表有什么用? - 图2

4、flush链表构造的伪代码演示

我们用一些伪代码来给大家展示一下这个flush链表的构造过程,比如现在缓存页01被修改了数据,那么他就是脏页了,此时就必须把他加入到flush链表汇总去。

此时缓存页01的描述数据块假设如下所示:

  1. // 描述数据块
  2. DescriptionDataBlock {
  3. // 这是缓存页01的数据块
  4. block_id = block01
  5. // 在free链表中的上一个节点和下一个节点
  6. // 因为这个缓存页已经被更新过了,肯定不在free链表里了
  7. // 所以他在free链表中的两个指针都是null
  8. free_pre = null
  9. free_next =null
  10. // 在flush链表中的上一个节点和下一个节点
  11. // 现在因为flush链表中就他一个节点,所以也都是null
  12. flush_pre = null
  13. flush_next = null
  14. }
  15. // flush链表的基础节点
  16. FlushLinkListBaseNode{
  17. // 基础节点指向链表起始节点和结束节点的指针
  18. // flush链表中目前就一个缓存页01,所以指向他的描述数据块
  19. start = block01
  20. end = block01
  21. // flush链表中有几个节点
  22. count = 1
  23. }

好了,我们可以看到,现在flush链表的基础节点就指向了一个block01的节点,接着比如缓存页02被更新了,他也是脏页了,此时他的描述数据块也要被假如到flush链表中去

此时伪代码如下:

  1. // 描述数据块
  2. DescriptionDataBlock {
  3. // 这是缓存页01的数据块
  4. block_id = block01
  5. // 在free链表中的上一个节点和下一个节点
  6. // 因为这个缓存页已经被更新过了,肯定不在free链表里了
  7. // 所以他在free链表中的两个指针都是null
  8. free_pre = null
  9. free_next =null
  10. // 在flush链表中的上一个节点和下一个节点
  11. // 现在因为flush链表中就他一个节点,所以也都是null
  12. flush_pre = null
  13. // 然后flush链表中他的下一个节点是block02,所以flush_next指向block02
  14. flush_next = block02
  15. }
  16. // 描述数据块
  17. DescriptionDataBlock {
  18. // 这是缓存页02的数据块
  19. block_id = block02
  20. // 在free链表中的上一个节点和下一个节点
  21. // 因为这个缓存页已经被更新过了,肯定不在free链表里了
  22. // 所以他在free链表中的两个指针都是null
  23. free_pre = null
  24. free_next =null
  25. // 在flush链表中的上一个节点和下一个节点
  26. // 现在因为flush链表中,他是尾结点,他的上一个节点是block01
  27. // 他的下一个节点就是null
  28. flush_pre = block01
  29. flush_next = null
  30. }
  31. // flush链表的基础节点
  32. FlushLinkListBaseNode{
  33. // 基础节点指向链表起始节点和结束节点的指针
  34. // flush链表中目前有缓存页01和缓存页02,所以指向他的描述数据块
  35. start = block01
  36. end = block02
  37. // flush链表中有几个节点
  38. count = 2
  39. }

大家可以看到,当你更新缓存页的时候,通过变换缓存页中的描述数据块的flush链表的指针,就可以把脏页的描述数据块组成一个双向链表,也就是flush链表,而且flush链表的基础节点会指向起始节点和尾巴节点。

通过这个flush链表,就可以记录下来哪些缓存页是脏页了。