一些概念
段页式存储是一种在数据库系统中常见的存储管理方式，它将数据库中的存储空间按照一定的规则组织成不同的段（segments）来进行管理。所有的表都在一个文件中，解决文件句柄过多，磁盘存在上限等问题。
扩展区块（Extent）（物理概念）
一段连续的物理存储空间，用于存放存放部分数据的容器。一共有四种尺寸64K、1M、8M、64M。正好在段空间内的2 3 4 5文件内存放。里边存放的就是page。
段页式存储文件（段空间）(物理概念)
[carrot@dev-openeuler-arm 15797]$ ll total 147M-rw------- 1 carrot carrot 128M Feb 23 11:02 1-rw------- 1 carrot carrot 128M Feb 23 11:02 2-rw------- 1 carrot carrot 128M Feb 23 11:02 2_fsm-rw------- 1 carrot carrot 128M Feb 23 11:02 3-rw------- 1 carrot carrot 128M Feb 23 11:02 3_fsm-rw------- 1 carrot carrot 128M Feb 23 11:02 4-rw------- 1 carrot carrot 128M Feb 23 11:02 4_fsm-rw------- 1 carrot carrot 128M Feb 23 11:02 5-rw------- 1 carrot carrot 128M Feb 23 11:02 5_fsm-rw------- 1 carrot carrot 4.0K Feb 23 10:59 pg_filenode.map-rw------- 1 carrot carrot 4.0K Feb 23 10:59 pg_filenode.map.backup-rw------- 1 carrot carrot 4 Feb 23 10:59 PG_VERSION
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其中的 1 ~ 5 就是段页式文件，是物理的文件。
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1号文件存放的是segmentHeader，不存放数据。
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2 ~ 5 几个物理文件之中存放的是一个个的extent(扩展块)，不同文件存放不同尺寸的扩展块(Extent)，同一个文件之中的扩展块可能来自于不同的表。
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文件空间不够的话，每次会扩展128M。
段（Segment）(逻辑概念)
段页式中，一个段就是一个表。
一个表由多个扩展区块组成，扩展逻辑如下：
尺寸 数量 容量 | 单extent页面容量 页面容量 累计容量 累计页面容量 [ 64K ] * 16个 = 1M | 8 128 1M 128 [ 1M ] * 127个 = 127M | 128 16256 128M 16384 [ 8M ] * 112个 = 896M | 1024 114688 1GB 131072 [ 64M ] * ∞ 个 = | 8192
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当向表中插入数据但空间不足时，每次会扩展一个Extent，先扩展的extent大小为64K，16个之后为1M，最大是64M…先小后大。
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因此我们知道一个page的页号，就可以很轻易地算出来属于那个extent，且这个extent的尺寸是多大。
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注意：每个表最大支持是32TB，因此64M extent并不是无穷的。
SegmentHeader 与 BMT（Block Map Tree）
一个表由多个extent组成，这些extent之间物理上是不连续的，因此我们需要有一个结构来记录表上都有哪些extent，这个结构便是BMT。
一个表会有一个BMT，用于存放自己的extent列表。
从上边的扩展逻辑可以看出，实际上只需要一个int数组即可。已知一个表最大是32TB，可以算出一共需要大概513K个extent，每个extent只需要一个uint来作为ID即可。
513K个uint一共占用2M+空间。但是数据库页面只有8K，因此这里并不能是一个连续的物理地址。
typedef blockNumber extentPos; 页面号也可以直接作为extent的位置，也可以认为就是extetId。（代码中没有这个typedef，都用的blockNumber，但这么理解好理解）// SegmentHeader，表的元数据，占用一个页面刚好struct SegmentHeader { extentPos level0_slot[1255]; 能直接存在当前页面的extentid最多只有 blockNumber level1_slots[256]; 剩下的存不下的，存在其他的页面内，这里存放页面的id。 blockNumber fork_head[]; 其他fork的SegmentHeader所在的页面};// 能存放2000的extentid，大小刚好8000B，占用一个页面刚好。struct BMTLevel0Page { uint64 magic extentPos slots[2000];}
可以看到这里几个结构体的主要思想之一就是，每个结构体刚好一个页面。所以无论是extent、SegmentHeader、BMTLevel0Page，其位置都可以通过页面号来确定，也就是blockNumber。
BMT就是level0、level1组成的东西，与其叫树，不如叫一个二维数组，或者叫做组列表，level1就是组。
如何根据BlockNumber找到页面具体位置
假如我们现在需要找BlockNumber为185172567的页面。
1、pg_class内获取SegmentHeader所在的页面id，读取文件1获得SegmentHeader
2、计算185172567页面所在的extent是哪一个
pageid = 185172567已知16个64Kextent共可存储128个页面，累计到127个1Mextent可存储16384个页面， 累积到112个8Mextent共可存储131072页面。pageid > 131072, 因此可知这个页面是在64M的extent之中，也就是在段页式文件5之中。（pageid - 131072） 8192 = 22588 ... 599 可以知道他在第22588个64Mextent中的599个页面16 + 127 + 112 + 22588 = 22843，第22588个64Mextent中也就是第22843个extentSegmentHeader中直接存储的只有前1255个extentPos，因此我们需要通过level1去寻找。（22843 - 1255 = 21588） 2000 = 10 ... 1588；每个BMTLevel0Page存储2000个extentPos，因此他在level1_slot[10]所标识的组里，是第1588个根据SegmentHeader.level1_slots[10]找到对应的页面，类型转换为BMTLevel0PageextentPos extentpos = BMTLevel0Page.slots[1588]
综上可知，BlockNumber为185172567的页面所在的位置为：段页式文件5，偏移量为extentpos的extent，里边的第599个页面。在代码里，这个位置使用结构体SegPageLocation来表示，里边的三个变量就是上面三个变量。
这里随手写了个段页式计算器，一个html，计算是js完成的，代码保存到本地然后浏览器打开即可。
一个随手写的计算器
段页式计算器 /* CSS样式 */ body { font-family: Arial, sans-serif; background-color: #f4f4f4; padding: 20px; } .container { max-width: 1200px; * 设置最大宽度 */ margin: 0 auto; * 水平居中 */ background-color: #fff; * 设置背景颜色 */ padding: 20px; border-radius: 8px; * 设置圆角边框 */ box-shadow: 0 0 10px rgba(0, 0, 0, 0.1); * 设置阴影效果 */ } .result_container { max-width: 1150px; * 设置最大宽度 */ background-color: #fff; * 设置背景颜色 */ margin: 10px 0; padding: 10px; border-radius: 8px; /* 设置圆角边框 */ box-shadow: 0 0 10px rgba(0, 0, 0, 0.1); /* 设置阴影效果 */ } h2 { text-align: center; margin-bottom: 20px; } input[type="text"] { width: 1080px; padding: 10px; margin: 10px 0; border-radius: 5px; border: 1px solid #ccc; } button { padding: 10px 20px; background-color: #4caf50; color: white; border: none; border-radius: 5px; cursor: pointer; } button:hover { background-color: #45a049; } .input-and-button { display: flex; align-items: center; } .input-container { flex: 1; margin-right: 5px; } #result_title { margin-top: 10px; font-weight: bold; } 返回首页
段页式计算器
计算
计算结果:
逻辑页号： Extent 类型： Extent ID： Extent offset： Block offset： BMT位置： function convertNumber() { let inputNumber = document.getElementById('inputNumber').value; if (!/^[0-9]+$/.test(inputNumber)) { document.getElementById('blockid').innerText = `输入错误，请输入数字`; return; } // 逻辑页号 let blockid = parseInt(inputNumber, 10); if (blockid 2000000000) { document.getElementById('blockid').innerText = `暂不支持的blockid范围。[0, 2000000000]`; return; } document.getElementById('blockid').innerText = blockid; // extent信息： // extent类型：64k1M8M64M // extentid：第几个extent // 第几个type extent const EXT_SIZE_8_BOUNDARY = 16; const EXT_SIZE_8_TOTAL_PAGES = 128; const EXT_SIZE_8 = 8; const EXT_SIZE_128_BOUNDARY = 143; const EXT_SIZE_128_TOTAL_PAGES = 16384; const EXT_SIZE_128 = 128; const EXT_SIZE_1024_BOUNDARY = 255; const EXT_SIZE_1024_TOTAL_PAGES = 131072; const EXT_SIZE_1024 = 1024; const EXT_SIZE_8192 = 8192; let logic_id = blockid; let extent_type = ''; let extent_id = 0; let extent_offset = 0; let block_offset = 0; if (logic_id < EXT_SIZE_8_TOTAL_PAGES) { extent_type = 'Extent size 64KB, Capacity 8 pages, File name 2'; extent_id = Math.floor(logic_id / EXT_SIZE_8); extent_offset = extent_id; block_offset = logic_id % EXT_SIZE_8; } else if (logic_id < EXT_SIZE_128_TOTAL_PAGES) { extent_type = 'Extent size 1MB, Capacity 128 pages, File name 3'; logic_id -= EXT_SIZE_8_TOTAL_PAGES; extent_offset = Math.floor(logic_id / EXT_SIZE_128); extent_id = EXT_SIZE_8_BOUNDARY + extent_offset; block_offset = logic_id % EXT_SIZE_128; } else if (logic_id < EXT_SIZE_1024_TOTAL_PAGES) { extent_type = 'Extent size 8MB, Capacity 1024 pages, File name 4'; logic_id -= EXT_SIZE_128_TOTAL_PAGES; extent_offset = Math.floor(logic_id / EXT_SIZE_1024); extent_id = EXT_SIZE_128_BOUNDARY + extent_offset; block_offset = logic_id % EXT_SIZE_1024; } else { extent_type = 'Extent size 64MB, Capacity 8192 pages, File name 5'; logic_id -= EXT_SIZE_1024_TOTAL_PAGES; extent_offset = Math.floor(logic_id / EXT_SIZE_8192); extent_id = EXT_SIZE_1024_BOUNDARY + extent_offset; block_offset = logic_id % EXT_SIZE_8192; } document.getElementById('extent_type').innerText = extent_type; document.getElementById('extent_id').innerText = extent_id; document.getElementById('extent_offset').innerText = extent_offset; document.getElementById('block_offset').innerText = block_offset; // BMT位置信息： // level0[] // level1[]->[] const level0_capacity = 1255; const level1_length = 256; const level1_capacity = 2000; if (extent_id < level0_capacity) { document.getElementById('bmt_pos').innerText = `SegmentHead.level0[${extent_id}].block_offset[${block_offset}]`; } else { let left_extents = extent_id - level0_capacity; let level1_id = Math.floor(left_extents / level1_capacity); let level1_0_id = left_extents % level1_capacity; document.getElementById('bmt_pos').innerText = `SegmentHead.level1[${level1_id}].level0[${level1_0_id}].block_offset[${block_offset}]`; } }
