深入研究B树索引（二）

2.     B 树索引的内部结构

我们可以使用如下方式将 B 树索引转储成树状结构的形式而呈现出来：

 alter  session  set  events  'immediate trace name treedump level INDEX_OBJECT_ID'

 

       比如，对于上面的例子来说，我们把创建在 goodid 上的名为 idx_warecountd_goodid 的索引转储出来。

 SQL>  select  object_id  from  user_objects  where  object_name= 'IDX_WARECOUNTD_GOODID' ;

  OBJECT_ID

 ----------

      7378

 SQL> alter  session  set  events  'immediate trace name treedump level 7378' ;

 

       打开转储出来的文件以后，我们可以看到类似下面的内容：

 ----- begin tree dump

 branch: 0x180eb0a 25225994 (0: nrow: 9, level : 2)

   branch: 0x180eca1 25226401 (-1: nrow: 405, level : 1)

      leaf: 0x180eb0b 25225995 (-1: nrow: 359 rrow: 359)

      leaf: 0x180eb0c 25225996 (0: nrow: 359 rrow: 359)

      leaf: 0x180eb0d 25225997 (1: nrow: 359 rrow: 359)

      leaf: 0x180eb0e 25225998 (2: nrow: 359 rrow: 359)

 …………………

   branch: 0x180ee38 25226808 (0: nrow: 406, level : 1)

      leaf: 0x180eca0 25226400 (-1: nrow: 359 rrow: 359)

      leaf: 0x180eca2 25226402 (0: nrow: 359 rrow: 359)

      leaf: 0x180eca3 25226403 (1: nrow: 359 rrow: 359)

      leaf: 0x180eca4 25226404 (2: nrow: 359 rrow: 359)

 …………………

 

       其中，每一行的第一列表示节点类型： branch 表示分支节点（包括根节点），而 leaf 则表示叶子节点；第二列表示十六进制表示的节点的地址；第三列表示十进制表示的节点的地址；第四列表示相对于前一个节点的位置，根节点从 0 开始计算，其他分支节点和叶子节点从 -1 开始计算；第五列的 nrow 表示当前节点中所含有的索引条目的数量。比如我们可以看到根节点中含有的 nrow 为 9 ，表示根节点中含有 9 个索引条目，分别指向 9 个分支节点；第六列中的 level 表示分支节点的层级，对于叶子节点来说 level 都是 0 。第六列中的 rrow 表示有效的索引条目（因为索引条目如果被删除，不会立即被清除出索引块中。所以 nrow 减 rrow 的数量就表示已经被删除的索引条目数量）的数量，比如对于第一个 leaf 来说，其 rrow 为 359 ，也就是说该叶子节点中存放了 359 个可用索引条目，分别指向表 warecountd 的 359 条记录。

       上面这种方式以树状形式转储整个索引。同时，我们可以转储一个索引节点来看看其中存放了些什么。转储的方式为：

 alter  system dump datafile file# block block#;

 

       我们从上面转储结果中的第二行知道，索引的根节点的地址为 25225994 ，因此我们先将其转换为文件号以及数据块号。

 SQL>  select  dbms_utility.data_block_address_file(25225994),

  2 dbms_utility.data_block_address_block(25225994) from  dual;

 DBMS_UTILITY.DATA_BLOCK_ADDRES DBMS_UTILITY.DATA_BLOCK_ADDRES

 ------------------------------ ------------------------------

                             6                         60170

 

       于是，我们转储根节点的内容。

 SQL>  alter  system dump datafile 6 block 60170;

 

       打开转储出来的跟踪文件，我们可以看到如下的索引头部的内容：

 header address 85594180=0x51a1044

 kdxcolev 2

 KDXCOLEV Flags = - - -

 kdxcolok 0

 kdxcoopc 0x80: pcode=0: iot flags=--- is converted=Y

 kdxconco 2

 kdxcosdc 0

 kdxconro 8

 kdxcofbo 44=0x2c

 kdxcofeo 7918=0x1eee

 kdxcoavs 7874

 kdxbrlmc 25226401=0x180eca1

 kdxbrsno 0

 kdxbrbksz 8060

 

       其中的 kdxcolev 表示索引层级号，这里由于我们转储的是根节点，所以其层级号为 2 。对叶子节点来说该值为 0 ； kdxcolok 表示该索引上是否正在发生修改块结构的事务； kdxcoopc 表示内部操作代码； kdxconco 表示索引条目中列的数量； kdxcosdc 表示索引结构发生变化的数量，当你修改表里的某个索引键值时，该值增加； kdxconro 表示当前索引节点中索引条目的数量，但是注意，不包括 kdxbrlmc 指针； kdxcofbo 表示当前索引节点中可用空间的起始点相对当前块的位移量； kdxcofeo 表示当前索引节点中可用空间的最尾端的相对当前块的位移量； kdxcoavs 表示当前索引块中的可用空间总量，也就是用 kdxcofeo 减去 kdxcofbo 得到的。 kdxbrlmc 表示分支节点的地址，该分支节点存放了索引键值小于 row#0 （在转储文档后半部分显示）所含有的最小值的所有节点信息； kdxbrsno 表示最后一个被修改的索引条目号，这里看到是 0 ，表示该索引是新建的索引； kdxbrbksz 表示可用数据块的空间大小。实际从这里已经可以看到，即便是 PCTFREE 设置为 0 ，也不能用足 8192 字节。

       再往下可以看到如下的内容。这部分内容就是在根节点中所记录的索引条目，总共是 8 个条目。再加上

 row#0[8043] dba: 25226808=0x180ee38

 col 0; len 8; (8): 31 30 30 30 30 33 39 32

 col 1; len 3; (3): 01 40 1a

 ……

 row#7[7918] dba: 25229599=0x180f91f

 col 0; len 8; (8): 31 30 30 31 31 32 30 33

 col 1; len 4; (4): 01 40 8f a5

 

kdxbrlmc 所指向的第一个分支节点，我们知道该根节点中总共存放了 9 个分支节点的索引条目，而这正是我们在前面所指出的为了管理 3611 个叶子节点，我们需要 9 个分支节点。

每个索引条目都指向一个分支节点。其中 col 1 表示所链接的分支节点的地址，该值经过一定的转换以后实际就是 row# 所在行的 dba 的值。如果根节点下没有其他的分支节点，则 col 1 为 TERM ； col 0 表示该分支节点所链接的最小键值。其转换方式非常复杂，比如对于 row #0 来说， col 0 为 31 30 30 30 30 30 30 33 ，则将其中每对值都使用函数 to_number(NN,’XX’) 的方式从十六进制转换为十进制，于是我们得到转换后的值： 49,48,48,48,48,48,48,51 ，因为我们已经知道索引键值是 char 类型的，所以对每个值都运用 chr 函数就可以得到被索引键值为： 10000003 。实际上，对 10000003 运用 dump 函数得到的结果就是： 49,48,48,48,48,48,48,51 。所以我们也就知道， 10000003 就是 dba 为 25226808 的索引块所链接的最小键值。

 SQL>  select  dump( '10000003' )  from  dual;

 DUMP('10000003' )

 -------------------------------------

 Typ=96 Len=8: 49,48,48,48,48,48,48,50

 

       接下来，我们从根节点中随便找一个分支节点，假设就是 row#0 所描述的 25226808 。对其运用前面所介绍过的 dbms_utility 里的存储过程获得其文件号和数据块号，并对该数据块进行转储，其内容如下所示。可以

 row#0[8043] dba: 25226402=0x180eca2

 col 0; len 8; (8): 31 30 30 30 30 33 39 33

 col 1; len 3; (3): 01 40 2e

 ………

 row#404[853] dba: 25226806=0x180ee36

 col 0; len 8; (8): 31 30 30 30 31 36 34 30

 col 1; len 3; (3): 01 40 09

 ----- end of branch block dump -----

 

发现内容与根节点完全类似，只不过该索引块中所包含的索引条目（指向叶子节点）的数量更多了，为 405 个。这也与我们前面所说的 一个分支索引块可以存放大约 405 （ 6488/16 ）个索引条目完全一致。

       然后，我们从中随便挑一个叶子节点，对其进行转储。假设就选 row#0 行所指向的叶子节点，根据 dba 的值： 25226402 可以知道，文件号为 6 ，数据块号为 60578 。将其转储以后，其内容如下所示，我只显示与分支节点不同的部分。

 ………

 kdxlespl 0

 kdxlende 0

 kdxlenxt 25226403=0x180eca3

 kdxleprv 25226400=0x180eca0

 kdxledsz 0

 kdxlebksz 8036

 

       其中的 kdxlespl 表示当叶子节点被拆分时未提交的事务数量； kdxlende 表示被删除的索引条目的数量； kdxlenxt 表示当前叶子节点的下一个叶子节点的地址； kdxlprv 表示当前叶子节点的上一个叶子节点的地址； kdxledsz 表示可用空间，目前是 0 。

       转储文件中接下来的部分就是索引条目部分，每个条目包含一个 ROWID ，指向一个表里的数据行。如下所示。其中 flag 表示标记，比如删除标记等；而 lock 表示锁定信息。 col 0 表示索引键值，其算法与我们在前面介绍分支节点时所说的算法一致。 col 1 表示 ROWID 。我们同样可以看到，该叶子节点中包含了 359 个索引条目，与我们前面所估计的一个叶子节点中大约可以放 360 个索引条目也是基本一致的。

 row#0[8018] flag:  -----, lock: 0

 col 0; len 8; (8): 31 30 30 30 30 33 39 33

 col 1; len 6; (6): 01 40 2e 93 00 16

 row#1[8000] flag: -----, lock: 0

 col 0; len 8; (8): 31 30 30 30 30 33 39 33

 col 1; len 6; (6): 01 40 2e e7 00 0e

 …………

 row#358[1574] flag: -----, lock: 0

 col 0; len 8; (8): 31 30 30 30 30 33 39 37

 col 1; len 6; (6): 01 40 18 ba 00 1f

 ----- end of leaf block dump -----