在消息日志文件中以追加的方式存储着消息,每条消息都有着唯一的偏移量。在查找消息时,会借助索引文件进行查找。如果根据偏移量来查询,则会借助位移索引文件来定位消息的位置。为了便于讨论索引查询,下文都将基于位移索引这一背景。位移索引的本质是一个字节数组,其中存储着偏移量和相应的磁盘物理位置,这里偏移量和磁盘物理位置都固定用4个字节,可以看做是每8个字节一个key-value对,如下图:
索引的结构已经清楚了,下面就能正式进入本文的主题“二分查找”。给定索引项的数组和target偏移量,可写出如下代码:
- private def indexSlotRangeFor(idx: ByteBuffer, target: Long, searchEntity: IndexSearchEntity): (Int, Int) = {
- // _entries表示索引项的数量
- // 1. 如果当前索引为空,直接返回(-1,-1)表示没找到
- if (_entries == 0)
- return (-1, -1)
- // 2. 确保查找的偏移量不小于当前最小偏移量
- if (compareIndexEntry(parseEntry(idx, 0), target, searchEntity) > 0)
- return (-1, 0)
- // 3. 执行二分查找算法,找出target
- var lo = 0
- var hi = _entries – 1
- while (lo < hi) {
- val mid = ceil(hi / 2.0 + lo / 2.0).toInt
- val found = parseEntry(idx, mid)
- val compareResult = compareIndexEntry(found, target, searchEntity)
- if (compareResult > 0)
- hi = mid – 1
- else if (compareResult < 0)
- lo = mid
- else
- return (mid, mid)
- }
- (lo, if (lo == _entries – 1) -1 else lo + 1)
- }
上述代码使用了普通的二分查找,下面我们看下这样会存在什么问题。虽然每个索引项的大小是4B,但操作系统访问内存时的最小单元是页,一般是4KB,即4096B,会包含了512个索引项。而找出在索引中的指定偏移量,对于操作系统访问内存时则变成了找出指定偏移量所在的页。假设索引的大小有13个页,如下图所示: