源码分析 RocketMQ DLedger 多副本存储实现

丁威 2019-09-15

消息系统 开发框架与中间件 日志 线程 源码 索引 void 内存映射 存储 RocketMQ DLedger 多副本 dledger存储协议

RocketMQ DLedger 的存储实现思路与 RocketMQ 的存储实现思路相似,本文就不再从源码角度详细剖析其实现,只是点出其实现关键点。我们不妨简单回顾一下 CommitLog 文件、ConsumeQueue 文件设计思想。

其文件组成形式如下:
在这里插入图片描述
正如上图所示,多个 commitlog 文件组成一个逻辑上的连续文件,使用 MappedFileQueue 表示,单个 commitlog 文件使用 MappedFile 表示。

温馨提示:如果想详细了解 RocketMQ 关于存储部分的讲解,可以关注笔者的《RocketMQ 技术内幕》一书。

1、DLedger 存储相关类图

在这里插入图片描述

1.1 DLedgerStore

存储抽象类,定义如下核心方法:

  • public abstract DLedgerEntry appendAsLeader(DLedgerEntry entry)
    向主节点追加日志(数据)。
  • public abstract DLedgerEntry appendAsFollower(DLedgerEntry entry, long leaderTerm, String leaderId)
    向从节点同步日志。
  • public abstract DLedgerEntry get(Long index)
    根据日志下标查找日志。
  • public abstract long getCommittedIndex()
    获取已提交的下标。
  • public abstract long getLedgerEndTerm()
    获取 Leader 当前最大的投票轮次。
  • public abstract long getLedgerEndIndex()
    获取 Leader 下一条日志写入的下标(最新日志的下标)。
  • public abstract long getLedgerBeginIndex()
    获取 Leader 第一条消息的下标。
  • public void updateCommittedIndex(long term, long committedIndex)
    更新commitedIndex的值,为空实现,由具体的存储子类实现。
  • protected void updateLedgerEndIndexAndTerm()
    更新 Leader 维护的 ledgerEndIndex 和 ledgerEndTerm 。
  • public void flush()
    刷写,空方法,由具体子类实现。
  • public long truncate(DLedgerEntry entry, long leaderTerm, String leaderId)
    删除日志,空方法,由具体子类实现。
  • public void startup()
    启动存储管理器,空方法,由具体子类实现。
  • public void shutdown()
    关闭存储管理器,空方法,由具体子类实现。

1.2 DLedgerMemoryStore

Dledger 基于内存实现的日志存储。

1.3 DLedgerMmapFileStore

基于文件内存映射机制的存储实现。其核心属性如下:

  • long ledgerBeginIndex = -1
    日志的起始索引,默认为 -1。

l- ong ledgerEndIndex = -1
下一条日志下标,默认为 -1。

  • long committedIndex = -1
    已提交的日志索引。
  • long ledgerEndTerm
    当前最大的投票轮次。
  • DLedgerConfig dLedgerConfig
    DLedger 的配置信息。
  • MemberState memberState
    状态机。
  • MmapFileList dataFileList
    日志文件(数据文件)的内存映射Queue。
  • MmapFileList indexFileList
    索引文件的内存映射文件集合。(可对标 RocketMQ MappedFIleQueue )。
  • ThreadLocal< ByteBuffer> localIndexBuffer
    本地线程变量,用来缓存索引ByteBuffer。
  • ThreadLocal< ByteBuffer> localEntryBuffer
    本地线程变量,用来缓存数据索引ByteBuffer。
  • FlushDataService flushDataService
    数据文件刷盘线程。
  • CleanSpaceService cleanSpaceService
    清除过期日志文件线程。
  • boolean isDiskFull = false
    磁盘是否已满。
  • long lastCheckPointTimeMs
    上一次检测点(时间戳)。
  • AtomicBoolean hasLoaded
    是否已经加载,主要用来避免重复加载(初始化)日志文件。
  • AtomicBoolean hasRecovered
    是否已恢复。

2、DLedger 存储 对标 RocketMQ 存储

存储部分主要包含存储映射文件、消息存储格式、刷盘、文件加载与文件恢复、过期文件删除等,由于这些内容在 RocketMQ 存储部分都已详细介绍,故本文点到为止,其对应的参考映射如下:
在这里插入图片描述
在 RocketMQ 中使用 MappedFile 来表示一个物理文件,而在 DLedger 中使用 DefaultMmapFIle 来表示一个物理文件。

在 RocketMQ 中使用 MappedFile 来表示多个物理文件(逻辑上连续),而在 DLedger 中则使用MmapFileList。

在 RocketMQ 中使用 DefaultMessageStore 来封装存储逻辑,而在 DLedger 中则使用DLedgerMmapFileStore来封装存储逻辑。

在 RocketMQ 中使用 Commitlog$FlushCommitLogService 来实现 commitlog 文件的刷盘,而在 DLedger 中则使用DLedgerMmapFileStore$FlushDataService来实现文件刷盘。

在 RocketMQ 中使用 DefaultMessageStore$CleanCommitlogService 来实现 commitlog 过期文件的删除,而 DLedger 中则使用 DLedgerMmapFileStore$CleanSpaceService来实现。

由于其实现原理相同,上述部分已经在《RocketMQ 技术内幕》第4章中详细剖析,故这里就不重复分析了。

3、DLedger 数据存储格式

在这里插入图片描述
存储格式字段的含义如下:

  • magic
    魔数,4字节。
  • size
    条目总长度,包含 Header(协议头) + 消息体,占4字节。
  • entryIndex
    当前条目的 index,占8字节。
  • entryTerm
    当前条目所属的 投票轮次,占8字节。
  • pos
    该条目的物理偏移量,类似于 commitlog 文件的物理偏移量,占8字节。
  • channel
    保留字段,当前版本未使用,占4字节。
  • chain crc
    当前版本未使用,占4字节。
  • body crc
  1. 的 CRC 校验和,用来区分数据是否损坏,占4字节。
  • body size
    用来存储 body 的长度,占4个字节。
  • body
    具体消息的内容。

源码参考点:DLedgerMmapFileStore#recover、DLedgerEntry、DLedgerEntryCoder。

4、DLedger 索引存储格式

在这里插入图片描述
即一个索引条目占32个字节。

5、思考

DLedger 存储相关就介绍到这里,为了与大家增加互动,特提出如下两个思考题,欢迎与作者互动,这些问题将在该系列的后面文章专题探讨。

1、DLedger 如果整合 RocketMQ 中的 commitlog 文件,使之支持多副本?
2、从老版本如何升级到新版本,需要考虑哪些因素呢?


原文发布时间为:2019-09-01
本文作者:丁威,《RocketMQ技术内幕》作者。
本文来自中间件兴趣圈,了解相关信息可以关注中间件兴趣圈

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