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307人次阅读2020-02-0709:03:31

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从磁盘读取数据页到BufferPool的时候，free链表有什么用？

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1、数据库启动的时候，是如何初始化BufferPool的？

现在我们已经搞明白一件事儿了，那就是数据库的BufferPool到底长成个什么样，大家想必都是理解了

其实说白了，里面就是会包含很多个缓存页，同时每个缓存页还有一个描述数据，也可以叫做是控制数据，但是我个人是比较

倾向于叫做描述数据，或者缓存页的元数据，都是可以的。

那么在数据库启动的时候，他是如何初始化BufferPool的呢？

其实这个也很简单，数据库只要一启动，就会按照你设置的BufferPool大小，稍微再加大一点，去找操作系统申请一块内存区

域，作为BufferPool的内存区域。

然后当内存区域申请完毕之后，数据库就会按照默认的缓存页的16KB的大小以及对应的800个字节左右的描述数据的大小，在

BufferPool中划分出来一个一个的缓存页和一个一个的他们对应的描述数据。

然后当数据库把BufferPool划分完毕之后，看起来就是之前我们看到的那张图了，如下图所示。

只不过这个时候，BufferPool中的一个一个的缓存页都是空的，里面什么都没有，要等数据库运行起来之后，当我们要对数据

执行增删改查的操作的时候，才会把数据对应的页从磁盘文件里读取出来，放入BufferPool中的缓存页中。

2、我们怎么知道哪些缓存页是空闲的呢？

接着我们来看下一个问题，当你的数据库运行起来之后，你肯定会不停的执行增删改查的操作，此时就需要不停的从磁盘上读

取一个一个的数据页放入BufferPool中的对应的缓存页里去，把数据缓存起来，那么以后就可以对这个数据在内存里执行增删

改查了。

但是此时在从磁盘上读取数据页放入BufferPool中的缓存页的时候，必然涉及到一个问题，那就是哪些缓存页是空闲的？

因为默认情况下磁盘上的数据页和缓存页是一一对应起来的，都是16KB，一个数据页对应一个缓存页。

所以我们必须要知道BufferPool中哪些缓存页是空闲的状态。

所以数据库会为BufferPool设计一个free链表，他是一个双向链表数据结构，这个free链表里，每个节点就是一个空闲的缓存

页的描述数据块的地址，也就是说，只要你一个缓存页是空闲的，那么他的描述数据块就会被放入这个free链表中。

刚开始数据库启动的时候，可能所有的缓存页都是空闲的，因为此时可能是一个空的数据库，一条数据都没有，所以此时所有

缓存页的描述数据块，都会被放入这个free链表中

我们看下图所示

大家可以看到上面出现了一个free链表，这个free链表里面就是各个缓存页的描述数据块，只要缓存页是空闲的，那么他们对

应的描述数据块就会加入到这个free链表中，每个节点都会双向链接自己的前后节点，组成一个双向链表。

除此之外，这个free链表有一个基础节点，他会引用链表的头节点和尾节点，里面还存储了链表中有多少个描述数据块的节

点，也就是有多少个空闲的缓存页。

3、free链表占用多少内存空间？

可能有的人会以为这个描述数据块，在BufferPool里有一份，在free链表里也有一份，好像在内存里有两个一模一样的描述数

据块，是么？

其实这么想就大错特错了。

这里要给大家讲明白一点，这个free链表，他本身其实就是由BufferPool里的描述数据块组成的，你可以认为是每个描述数据

块里都有两个指针，一个是free_pre，一个是free_next，分别指向自己的上一个free链表的节点，以及下一个free链表的节

点。

通过BufferPool中的描述数据块的free_pre和free_next两个指针，就可以把所有的描述数据块串成一个free链表，大