数据库内核月报

什么是内存表

内存表，就是放在内存中的表，所使用内存的大小可通过My.cnf中的max_heap_table_size指定，如max_heap_table_size=1024M 内存表满后，会提示数据满错误。 ERROR 1114 (HY000): The table ‘abc’ is full

内存表的特性

内存表的表定义是存放在磁盘上的，扩展名为.frm，所以重启不会丢失。
内存表的数据是存放在内存中的，所以重启会丢失数据
内存表支持AUTO_INCREMENT列 (ps, 一些网站资源说不支持)

mysql> show create table heap_test;
| heap_test | CREATE TABLE `heap_test` (
  `id` int(10) unsigned NOT NULL AUTO_INCREMENT,
  `a1` char(8) DEFAULT NULL,
  `a2` char(8) DEFAULT NULL,
  PRIMARY KEY (`id`),
  KEY `a1` (`a1`(2))
) ENGINE=MEMORY AUTO_INCREMENT=2 DEFAULT CHARSET=utf8mb4 COLLATE=utf8mb4_0900_ai_ci |

内存表表在所有客户端之间共享
在数据库复制时，如果主机当掉，则会在binLog中自动加入delete from [内存表]，将slave的数据也删除掉，以保证两边的数据一致性
内存表不支持事务
内存表是表锁，当修改频繁时，性能可能会下降。

内存表使用场景

因为内存表有两个主要的特性

多线程共享，对所有的用户连接是可见的，这一点和临时表完全不同。
数据存储在内存中，有很快的访问速度。

所以内存表很适合作为缓存，存储中间结果，和需要频繁访问的数据。

缺点也很明显，数据存在内存中, 服务器重启后数据会丢失。

内存表源码说明

创建内存表的相关参数 internal_tmp_mem_storage_engine

set internal_tmp_mem_storage_engine = memory, create_tmp_table 创建出的临时表引擎是 memory (heap 表)
set internal_tmp_mem_storage_engine=default , create_tmp_table 创建出的临时表引擎是 TempTable (temporary 表)

以下代码调研临时表引擎为 memory

创建 heap 表

代码调用栈

Sql_cmd_create_table::execute -> mysql_create_table -> mysql_create_table_no_lock -> create_table_impl -> rea_create_base_table -> ha_create_table -> handler::ha_create -> ha_heap::create

代码接口：ha_heap::create 这个接口做的事情主要是

Prepare HP_CREATE_INFO (HP_CREATE_INFO 是存储了 heap 表的一些表结构定义信息)
创建 heap 表，把之前准备好的表定义信息，并且赋值给 HP_SHARE 类的指针（HP_SHARE 是一个描述每一个内存中的存储文件的类）初始化 HP_KEYDEF，和 HP_BLOCK，这两个类作为 HP_SHARE 的类成员变量 2.1 HP_KEYDEF 定义了其索引描述符 2.2 在create_heap 表内，会调用一个 static 的方法 init_block， HP_BLOCK 是 memory 引擎树型存储结构的描述类

PS: MEMORY 引擎会将数据记录在一些定长的内存块中，每个内存块中记录数目存储在 HP_BLOCK 类中的

uint records_in_block{0}; /* Records in one heap-block */

每条记录的长度存储在 HP_BLOCK 中的 uint recbuffer{0}; / * Length of one saved record * / 给每条记录分配空间的内存长度为 recbuffer + 1, 最后一位是标记位，value = 1 为未删除，value = 0 为删除。

查询 heap 表

Memory 有两个全局变量，heap_open_list and heap_share_list.

每一个 HP_SHARE 对应一个物理表
每个表会有一个或者多个表描述类，所以每一个表描述类对应着一个 handler 实例和HP_INFO 实例 (这也是多个线程可以共享 heap 表的原因，每一个线程会有一个自己的表描述类)
每一个handler 实例中有一个 HP_SHARE 的引用
hp_share_list 保存所有的 hp_share , hp_open_list 保存所有的 hp_info

查询时内存表主要会做三个步骤开表 -> 预算有多少记录->读记录代码接口： ha_heap::open -> ha_heap::info ->ha_heap::rnd_init

开表代码调用栈

open_tables_for_query -> open_tables -> open_and_process_table -> open_table -> open_table_from_share -> handler::ha_open -> ha_heap::open

在 ha_heap::open 这个接口里主要做的事情是

开表，调用 HP_INFO* heap_open(const char* name, int mode) 根据表名打开对应的 heap 表这里主要是检查 hp_share_list 中是否有要打开表的 hp_share 信息，如果找到了，则根据找到的 hp_share 信息初始化新的 hp_info 信息，并将其加入到 hp_open_list 中
如果没有找到heap 表，create one 通过调用 heap_create

释放 heap 表

代码接口： ha_heap::close

这是一个释放临时表的接口，主要做的事情是从hp_open_list 中删除相应的HP_INFO, 然后–info->s->open_count, 将于 hp_info 关联的 hp_share 中的技术变量 open_count 减1 并且调用 my_free 释放 hp_info 当这个值减为0时候并且 hp_share 的 delete_on_close 为 true, 则调用 hp_free 释放 hp_share

内存表多实例共享

我们已知内存表的一个特性就是多实例共享，以下从三个方面描述多实例共享。 1.MySQL 建立连接 connect_a，连接的数据库中有 heap 表, MySQL 建立连接 connect_b, 选择与 connect_a 同一个库

这种场景下，当connect_a 建立时，系统会调用

  open_table_from_share -> handler::ha_open -> ha_heap::open

打开内存表，同时给当前的线程创建一个属于自己的表描述类，这个表描述类，对应着一个handler 和 HP_INFO 实例。当 connect_b 建立时，系统的做法同 connect_a 建立时一样，会为当前的线程创建一个属于自己的表描述类，用于操做内存表

2.MySQL 建立连接 connect_a，连接的数据库中没有heap表， MySQL 建立连接 connect_b，选择与 connect_a 同一个库，创建内存表, connect_a, 查询该内存表

这种场景下，当connect_a 建立，系统调用open_table_from_share, 因为库中没有内存表，所以不会调用开启内存表接口的方法，connect_b 建立，也不会调用开启内存表接口的方法，当 connect_b 创建内存表后，系统会调用创建内存表的接口 ha_heap::create。表创建好后，connect_a 查询内存表，这个时候系统会为connect_a 的线程创建一个属于自己的表描述类，代码路径是 open_table_from_share -> handler::ha_open -> ha_heap::open

3.MYSQL 建立连接 connect_a, 连接的数据库中有heap表，MySQL 建立连接 connect_b, 选择与 connect_a 同一个表，connect_b 断开连接，MySQL 建立连接 connect_c, 选择与 connect_a 同一个库，并drop 内存表。connect_a 查询内存表这种场景下，connect_a 和 connect_b，connect_c 建立后，系统都会为他们创建属于自己线程的表描述类，用于操作内存表。 connect_b 断开连接后，不会对内存表有任何影响。connect_c 调用 drop table 后，系统会调用 ha_heap::close 方法，这个方法具体的描述在上文已经阐述，connect_a 再去查内存表会抛出 ERROR 1146, table doesn’t exist 错误。

内存表设计思考

MySQL 数据库内部的多线程机制，提高了系统的吞吐量，并且提供的是插件式的存储引擎结构，这样就使得每一个表都可以设置自己的存储引擎。内存表也作为一种存储引擎可以供系统的表做选择，每一个表都有自己的一个表描述类(TABLE)，多个线程中每个线程在处理请求的时候都会有自己的表描述类，每个表描述类都会分配一个自己的handler类实例，这不仅仅适用与内存表，也适用了其他的存储引擎。这样设计内存表，就是提供一种快速访问的存储引擎。大大提供数据的访问速率。

数据库内核月报－ 2020 / 02

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