PostgreSQL源码分析: 动态Hash

2014-11-24 18:33:55 · 作者: · 浏览: 0

1. 为什么需要动态hash


平常的hash,大多是下面这样一副面孔:



图1 一个静态hash结构


这种Hash维护着一些桶,就是图上左边的部分,每一个桶中装着hash值相同的数据。


这些具有相同hash值的数据形成一个链表。这种hash的一个最主要缺点就是桶的数目是一定的,不易扩展,随着插入数据增多,查找效率会急剧下降。


动态hash就是用来解决这个问题的,postgresql实现的动态hash保证填充因子不超过一个预定值的情况下动态地增长hash表的容量。同时每一次扩容所作的改动不大,空间利用率也比较地高。


2. 动态hash的结构


Postgresql与动态hash相关的代码分布在dynahash.c和hashfn.c这两个文件之中hashfn.c


主要是一些Hash Function,而dynahash.c才是动态hash的主要实现。


与普通hash表相比,动态hash多了一个新的行政单位: 目录。 如下图:



图2 postgresql 动态hash结构


dir是一个大小可变的数组,初始长度可以在创建时指定,以后每一次扩展其长度都会X2。dir中的每一项都指向一个长度固定的Segment, 这些Segment的长度都相同且必须是2的整数次幂,Segment数组中的元素是Bucket(桶) ,每一个桶中存放着一个链表,动态hash将所有具有相同hash值的元素都放在同一个桶中。


现在来看一下pg中 这些基本概念的定义:



这些定义都可以和上图相对应,不再多说。


3. 给定hash value,如何找到与其对应的Bucket


先看一下实现吧:


hctl->max_bucket 指的是bucket总数减1,对于图2来说,这个值为15


hctl->low_mask 是<= (hctl->max_bucket + 1)的最大的2^K减1, 对于图2来说,这个值是16 - 1 = 15 (0000 1111)


hctl->high_mask 是2^(K + 1)减1, 对于图2来说,这个值是32 - 1 = 31 (0x0001 1111)


这几个变量要注意的是,hctl->max_bucket在hash表创建好以后,会变化,一般情况下每次增加一个,如果hctl->max_bucket变成了2的整数次幂,就需要更新hctl->low_mask和hctl->high_mask。更新代码如下: