Zookeeper事务日志预分配空间解读

前言

Zookeeper的通过快照日志和事务日志将内存信息保存下来,记录下来每次请求的具体信息。

尤其是其事务日志,每次处理事务请求时都需要将其记录下来。

Zookeeper事务日志的默认存储方式是磁盘文件,那么Zookeeper的总体性能就受限与磁盘文件的写入速度。

针对这个瓶颈,Zookeeper做了什么优化操作呢,本文我们就一起来了解下。

1.事务日志的预分配

事务日志的添加,我们需要从FileTxnLog.append()方法看起

  1. public class FileTxnLog implements TxnLog {
  2. volatile BufferedOutputStream logStream = null;
  3. volatile OutputArchive oa;
  4. volatile FileOutputStream fos = null;

  5. // 追加事务日志
  6. public synchronized boolean append(TxnHeader hdr, Record txn)
  7. throws IOException
  8. {
  9. if (hdr == null) {
  10. return false;
  11. }

  12. if (hdr.getZxid() <= lastZxidSeen) {
  13. LOG.warn("Current zxid " + hdr.getZxid()
  14. + " is <= " + lastZxidSeen + " for "
  15. + hdr.getType());
  16. } else {
  17. lastZxidSeen = hdr.getZxid();
  18. }

  19. // 默认logStream为空
  20. if (logStream==null) {
  21. if(LOG.isInfoEnabled()){
  22. LOG.info("Creating new log file: " + Util.makeLogName(hdr.getZxid()));
  23. }

  24. // 以下代码为创建事务日志文件
  25. // 根据当前事务ID来创建具体文件名,并写入文件头信息
  26. logFileWrite = new File(logDir, Util.makeLogName(hdr.getZxid()));
  27. fos = new FileOutputStream(logFileWrite);
  28. logStream=new BufferedOutputStream(fos);
  29. oa = BinaryOutputArchive.getArchive(logStream);
  30. FileHeader fhdr = new FileHeader(TXNLOG_MAGIC,VERSION, dbId);
  31. fhdr.serialize(oa, "fileheader");
  32. // Make sure that the magic number is written before padding.
  33. logStream.flush();
  34. filePadding.setCurrentSize(fos.getChannel().position());
  35. streamsToFlush.add(fos);
  36. }
  37. // 预分配代码在这里
  38. filePadding.padFile(fos.getChannel());
  39. byte[] buf = Util.marshallTxnEntry(hdr, txn);
  40. if (buf == null || buf.length == 0) {
  41. throw new IOException("Faulty serialization for header " +
  42. "and txn");
  43. }
  44. Checksum crc = makeChecksumAlgorithm();
  45. crc.update(buf, 0, buf.length);
  46. oa.writeLong(crc.getValue(), "txnEntryCRC");
  47. Util.writeTxnBytes(oa, buf);

  48. return true;
  49. }
  50. }

创建FileTxnLog对象时,其logStream属性为null,所以当第一次处理事务请求时,会先根据当前事务ID来创建一个文件。

1.1 事务日志预分配

  1. public class FilePadding {
  2. long padFile(FileChannel fileChannel) throws IOException {
  3. // 针对新文件而言,newFileSize=64M
  4. long newFileSize = calculateFileSizeWithPadding(fileChannel.position(), currentSize, preAllocSize);
  5. if (currentSize != newFileSize) {
  6. // 将文件扩充到64M,全部用0来填充
  7. fileChannel.write((ByteBuffer) fill.position(0), newFileSize - fill.remaining());
  8. currentSize = newFileSize;
  9. }
  10. return currentSize;
  11. }

  12. // size计算
  13. public static long calculateFileSizeWithPadding(long position, long fileSize, long preAllocSize) {
  14. // If preAllocSize is positive and we are within 4KB of the known end of the file calculate a new file size
  15. // 初始时候position=0,fileSize为0,preAllocSize为系统参数执行,默认为64M
  16. if (preAllocSize > 0 && position + 4096 >= fileSize) {
  17. // If we have written more than we have previously preallocated we need to make sure the new
  18. // file size is larger than what we already have
  19. // Q:这里确实没看懂...
  20. if (position > fileSize) {
  21. fileSize = position + preAllocSize;
  22. fileSize -= fileSize % preAllocSize;
  23. } else {
  24. fileSize += preAllocSize;
  25. }
  26. }

  27. return fileSize;
  28. }
  29. }

预分配的过程比较简单,就是看下当前文件的剩余空间是否<4096,如果是,则扩容。

Q:

这里有一个不太明白的问题,position > fileSize的场景是怎样的呢?

2.创建新的事务日志文件时机

通过上述代码分析我们知道,当logStream=null时,就会创建一个新的事务日志文件,那么logStream对象什么时候为空呢?

搜索代码,只看到FileTxnLog.rollLog()方法会主动将logStream设置为null

  1. public class FileTxnLog implements TxnLog {
  2. public synchronized void rollLog() throws IOException {
  3. if (logStream != null) {
  4. this.logStream.flush();
  5. this.logStream = null;
  6. oa = null;
  7. }
  8. }
  9. }

那么根据这个线索,我们来搜索下rollLog的调用链

SyncRequestProcessor.run() -> ZKDatabase.rollLog() -> FileTxnSnapLog.rollLog() -> FileTxnLog.rollLog()

最终看到是在SyncRequestProcessor.run()方法中发起调用的,而且只有这一条调用链,我们来分析下

2.1 SyncRequestProcessor.run()

  1. public class SyncRequestProcessor extends ZooKeeperCriticalThread implements RequestProcessor {
  2. public void run() {
  3. try {
  4. int logCount = 0;

  5. setRandRoll(r.nextInt(snapCount/2));
  6. while (true) {
  7. ...
  8. if (si != null) {
  9. // 追加事务日志
  10. if (zks.getZKDatabase().append(si)) {
  11. logCount++;
  12. if (logCount > (snapCount / 2 + randRoll)) {
  13. setRandRoll(r.nextInt(snapCount/2));
  14. // 注意:在这里发起了rollLog
  15. zks.getZKDatabase().rollLog();
  16. ...
  17. }
  18. } else if (toFlush.isEmpty()) {
  19. ...
  20. }
  21. toFlush.add(si);
  22. if (toFlush.size() > 1000) {
  23. flush(toFlush);
  24. }
  25. }
  26. }
  27. } catch (Throwable t) {
  28. handleException(this.getName(), t);
  29. running = false;
  30. }
  31. LOG.info("SyncRequestProcessor exited!");
  32. }
  33. }

需要注意下rollLog()方法执行的条件,就是logCount > (snapCount / 2 + randRoll)

snapCount是一个系统参数,System.getProperty("zookeeper.snapCount"),默认值为100000

randRoll是一个随机值

那么该条件触发的时机为:处理的事务请求数至少要大于50000。

这时就出现了一个笔者无法理解的情况:

通过对事务日志的观察可以看到其都是64M,而至少处理50000次事务请求后,Zookeeper才会分配一个新的事务日志文件,那么这个snapCount是一个经验值嘛?

如果事务请求的value信息都很大,那么可能到不了50000次,就会超过64M,理论上应该要创建一个新的文件了,但是貌似并没有,这个该怎么处理呢?

如果事务请求value信息都很小,那么即使到了50000次,也不会超过64M,那么之前预分配的文件大小就浪费了一部分。

总结

以上为个人经验,希望能给大家一个参考,也希望大家多多支持。

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页面更新:2024-05-01

标签:分配   事务   日志   磁盘   时机   条件   代码   文件   方法   信息   空间

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