Apache|Apache BookKeeper中数据目录分析 ApacheBookKeeper中数据目录分析

Apache BookKeeper中数据目录分析需要落盘的数据

Journals

这个journals文件里存储的相当于BookKeeper的事务log或者说是写前log, 在任何针对ledger的更新发生前，都会先将这个更新的描述信息持久化到这个journal文件中。
Bookeeper提供有单独的sync线程根据当前journal文件的大小来作journal文件的rolling;

EntryLogFile

存储真正数据的文件，写入的时候Entry数据先缓存在内存buffer中，然后批量flush到EntryLogFile中;
默认情况下，所有ledger的数据都是聚合然后顺序写入到同一个EntryLog文件中，避免磁盘随机写;

Index文件

所有Ledger的entry数据都写入相同的EntryLog文件中，为了加速数据读取，会作 ledgerId + entryId 到文件offset的映射，这个映射会缓存在内存中，称为IndexCache;
IndexCache容量达到上限时，会被 Sync线程flush到文件;

LastLogMark

从上面的的讲述可知，写入的EntryLog和Index都是先缓存在内存中，再根据一定的条件周期性的flush到磁盘，这就造成了从内存到持久化到磁盘的时间间隔，如果在这间隔内BookKeeper进程崩溃，在重启后，我们需要根据journal文件内容来恢复，这个LastLogMark就记录了从journal中什么位置开始恢复;
它其实是存在内存中，当IndexCache被flush到磁盘后其值会被更新，其也会周期性持久化到磁盘文件，供BookKeeper进程启动时读取来从journal中恢复;
LastLogMark一旦被持久化到磁盘，即意味着在其之前的Index和EntryLog都已经被持久化到了磁盘，那么journal在这个LastLogMark之前的数据都可以被清除了。

落盘数据目录设置优化

journal, entrylog, index最好设置在不同磁盘上，避免IO竞争;
journal 最好写在SSD等高速磁盘上。

数据写入后各种文件的更新流程

流程图

data-flow1.png 文件目录使用情况监控

【Apache|Apache BookKeeper中数据目录分析】用于写入文件的目录有三种状态：
1. 可写;
2. 可写，但剩余空间低于所配置的警告阈值;
3. 不可写，已经写满; 当被GC清理了一部分数据后，其状态又可变为可写;
BookKeeper需要持续监控目录空间使用情况, 通过 LedgerDirsMonitor 类实现, 我们主要来分析一下它的 check 方法，注释写在函数体内

private void check(final LedgerDirsManager ldm) { // 对于Index, EntryLog, Journal都可以设置多个存储路径, 每一种对应一个LedgerDirsManager // 先获取每种对应的dirs的使用情况 final ConcurrentMap diskUsages = ldm.getDiskUsages(); try { //获取当前可写状态的目录 List writableDirs = ldm.getWritableLedgerDirs(); // Check all writable dirs disk space usage. // 循环遍历当前可写状态的dirs的剩余可写容量，更新diskUsages // 同时处理各种异常，比如 // 1. 读dir失败，回调diskFailed // 2. 可写容量低于警戒阈值，但还处于可写状态，回调 diskAlmostFull // 3. 不可写，调用ldm.addToFilledDirs for (File dir : writableDirs) { try { diskUsages.put(dir, diskChecker.checkDir(dir)); } catch (DiskErrorException e) { LOG.error("Ledger directory {} failed on disk checking : ", dir, e); // Notify disk failure to all listeners for (LedgerDirsListener listener : ldm.getListeners()) { listener.diskFailed(dir); } } catch (DiskWarnThresholdException e) { diskUsages.compute(dir, (d, prevUsage) -> { if (null == prevUsage || e.getUsage() != prevUsage) { LOG.warn("Ledger directory {} is almost full : usage {}", dir, e.getUsage()); } return e.getUsage(); }); for (LedgerDirsListener listener : ldm.getListeners()) { listener.diskAlmostFull(dir); } } catch (DiskOutOfSpaceException e) { diskUsages.compute(dir, (d, prevUsage) -> { if (null == prevUsage || e.getUsage() != prevUsage) { LOG.error("Ledger directory {} is out-of-space : usage {}", dir, e.getUsage()); } return e.getUsage(); }); // Notify disk full to all listeners ldm.addToFilledDirs(dir); } } // Let's get NoWritableLedgerDirException without waiting for the next iteration // in case we are out of writable dirs // otherwise for the duration of {interval} we end up in the state where // bookie cannot get writable dir but considered to be writable // check完之前所有可写目录的最新状态后， // 看看现在还有没有可写的目录，没有可用的就抛出异常 ldm.getWritableLedgerDirs(); } catch (NoWritableLedgerDirException e) { LOG.warn("LedgerDirsMonitor check process: All ledger directories are non writable"); boolean highPriorityWritesAllowed = true; try { // disk check can be frequent, so disable 'loggingNoWritable' to avoid log flooding. ldm.getDirsAboveUsableThresholdSize(minUsableSizeForHighPriorityWrites, false); } catch (NoWritableLedgerDirException e1) { highPriorityWritesAllowed = false; }//进到这里，表明没有可写的目录了，回调allDisksFull for (LedgerDirsListener listener : ldm.getListeners()) { listener.allDisksFull(highPriorityWritesAllowed); } }List fullfilledDirs = new ArrayList(ldm.getFullFilledLedgerDirs()); boolean makeWritable = ldm.hasWritableLedgerDirs(); // When bookie is in READONLY mode, i.e there are no writableLedgerDirs: // - Update fullfilledDirs disk usage. // - If the total disk usage is below DiskLowWaterMarkUsageThreshold // add fullfilledDirs back to writableLedgerDirs list if their usage is < conf.getDiskUsageThreshold. try { if (!makeWritable) { // 返回当前所有目录总的已用容量百分比 float totalDiskUsage = diskChecker.getTotalDiskUsage(ldm.getAllLedgerDirs()); if (totalDiskUsage < conf.getDiskLowWaterMarkUsageThreshold()) { makeWritable = true; } else { LOG.debug( "Current TotalDiskUsage: {} is greater than LWMThreshold: {}." + " So not adding any filledDir to WritableDirsList", totalDiskUsage, conf.getDiskLowWaterMarkUsageThreshold()); } } // Update all full-filled disk space usage // 之前处于不可写状态的目录，如果GC时清除掉一些数据，则可能变为可写状态，这里作check for (File dir : fullfilledDirs) { try { diskUsages.put(dir, diskChecker.checkDir(dir)); if (makeWritable) { ldm.addToWritableDirs(dir, true); } } catch (DiskErrorException e) { // Notify disk failure to all the listeners for (LedgerDirsListener listener : ldm.getListeners()) { listener.diskFailed(dir); } } catch (DiskWarnThresholdException e) { diskUsages.put(dir, e.getUsage()); // the full-filled dir become writable but still above the warn threshold if (makeWritable) { ldm.addToWritableDirs(dir, false); } } catch (DiskOutOfSpaceException e) { // the full-filled dir is still full-filled diskUsages.put(dir, e.getUsage()); } } } catch (IOException ioe) { LOG.error("Got IOException while monitoring Dirs", ioe); for (LedgerDirsListener listener : ldm.getListeners()) { listener.fatalError(); } } }