在上一篇文章,我们通过走读OceanBase宏块的代码,对其存储格式有了初步的了解,我们知道微块作为读I/O最小单元,宏块是写I/O的最小单元。那我要考考你了,OceanBase的垃圾回收(GC)和坏块检查是以微块还是宏块作为单位呢?答案很明显,就是宏块。因为既然是以宏块为单位写,所以肯定是以宏块为单位进行清理和检查的。和本专题前几篇文章类似,本文主要通过走读相关代码,了解宏块垃圾回收和坏块检查的原理。
注:本文所有的说明及代码都是基于v3.1.0_CE_BP1版本的OceanBase开源代码。
任务调度
OceanBase线程管理是封装好的,支持如下多种不同模式的线程管理:
// deps/oblib/src/lib/thread/thread_mgr.h enum class TGType { INVALID, THREAD_POOL, // 线程池 OB_THREAD_POOL, // OB线程池 TIMER, // 定时任务 TIMER_GROUP, // 定时任务组 QUEUE_THREAD, // 队列线程调度 DEDUP_QUEUE, // 去重队列调度 ASYNC_TASK_QUEUE, // 异步任务队列调度 };
OceanBase宏块的垃圾回收和坏块检查主要采用TIMER定时任务调度,TIMER的主要特点是启动一个后台线程,周期性的对任务进行调度。关于其他的调度方式,后续会单独介绍。
既然采用TIMER调度,那么其调度的时机也很明显,在启动OBServer进程时,就启动了一个后台线程,周期性的进行垃圾回收和坏块检查,代码如下(省略了部分和垃圾回收无关的代码)。
// src/storage/blocksstable/ob_store_file.cpp int ObStoreFile::open(const bool is_physical_flashback) { int ret = OB_SUCCESS; bool is_replay_old = false; // 打开StoreFile,并做相关初始化的动作 ... // 执行首次GC enable_mark_sweep(); mark_and_sweep(); // 启动GC定时任务线程 // 调度GC的任务 // 调度坏块检查的任务 if (OB_FAIL(TG_START(lib::TGDefIDs::StoreFileGC))) { STORAGE_LOG(WARN, "The timer has not been inited, ", K(ret)); } else if (OB_FAIL(TG_SCHEDULE(lib::TGDefIDs::StoreFileGC, gc_task_, RECYCLE_DELAY_US, true))) { STORAGE_LOG(WARN, "Fail to schedule gc task, ", K(ret)); } else if (OB_FAIL(TG_SCHEDULE(lib::TGDefIDs::StoreFileGC, inspect_bad_block_task_, INSPECT_DELAY_US, true))) { STORAGE_LOG(WARN, "Fail to schedule bad_block_inspect task, ", K(ret)); } else { // ... }
垃圾回收和坏块检查线程的生命周期和OBServer进程是一致的,它们都会在ObStoreFile::destroy中停止。
宏块的垃圾回收
宏块垃圾回收的任务定义如下:
// src/storage/blocksstable/ob_store_file.h // ObTimerTask为定时任务的基类 class ObStoreFileGCTask : public common::ObTimerTask { public: ObStoreFileGCTask(); virtual ~ObStoreFileGCTask(); // 继承至ObTimerTask,GC的主要执行函数在:ObStoreFile::mark_and_sweep() virtual void runTimerTask() { OB_STORE_FILE.mark_and_sweep(); } };
ObStoreFile::mark_and_sweep主要逻辑是对所有在用的宏块进行打标,并检查未打标的宏块,将其中ref_cnt_为0的进行垃圾回收。
// src/storage/blocksstable/ob_store_file.cpp void ObStoreFile::mark_and_sweep() { int ret = OB_SUCCESS; MacroBlockId macro_id; bool is_freed = false; // 检查GC任务的开关if (!is_mark_sweep_enabled()) { STORAGE_LOG(INFO, "mark and sweep is disabled, do not mark and sweep this round"); } else { // 标识开始进行gc set_mark_sweep_doing(); // 1. 采用bitmap对所有在使用的宏块进行打标// a. data块的打标是通过一个宏块迭代器实现的// b. meta块的打标比较简单,因为可用的meta块是记录在一个数组中的// 经过打标之后我们就得到所有有效的宏块的bitmapif (OB_FAIL(mark_macro_blocks())) { STORAGE_LOG(WARN, "Fail to mark macro blocks, ", K(ret)); } // 2. 遍历所有的宏块,进行垃圾清理 begin_time = end_time; if (OB_SUCC(ret)) { for (int64_t i = 0; i < store_file_system_->get_total_macro_block_count() && is_mark_sweep_enabled(); ++i) { if (bitmap_test(i)) { // 有效的宏块,做个二次检查if (macro_block_info_[i].is_free_) { // BUG, should not happenSTORAGE_LOG(ERROR, "the macro block is freed, ", K(i)); } } else { // 无用的宏块,进行GCif (0 == ATOMIC_LOAD(&(macro_block_info_[i].ref_cnt_))) { // ref为0,即可进行清理if (!macro_block_info_[i].is_free_) { // 释放宏块// a. 将该宏块信息进行标注:is_free_=true// b. 将该宏块id放入到free_block_array_中,后续进行二次重用 free_block((uint32_t)i, is_freed); // ... } } } } } set_mark_sweep_done(); } }
坏块检查
坏块检查任务也会在StoreFileGC线程做,该任务也是一个定时任务,它的定义如下:
class ObFileSystemInspectBadBlockTask : public common::ObTimerTask { public: // 继承至ObTimerTask,主要执行函数在inspect_bad_blockvirtual void runTimerTask(){ inspect_bad_block(); } private: // 遍历所有的宏块,通过check_macro_block进行宏块检查// 由于坏块检查比较耗费资源,inspect_bad_block中也做一些流控逻辑void inspect_bad_block(); // 对某1个宏块进行检查,检查的主要内容有:// a. 宏块id、宏块元数据// b. 通过check_data_block对宏块数据进行深度检查int check_macro_block(const ObMacroBlockInfoPair& pair, const storage::ObTenantFileKey& file_key); int check_data_block(const MacroBlockId& macro_id, const blocksstable::ObFullMacroBlockMeta& full_meta, const storage::ObTenantFileKey& file_key); private: // 工具类,宏块检查主要函数,后面会详细分析 ObSSTableMacroBlockChecker macro_checker_; };
坏块检查的代价普遍较高,因为可能需要从磁盘读取所有宏块的内容,并进行checksum校验,会占用大量的CPU、I/O能力,进而影响业务流量。所以,OceanBase的坏块检查支持不同级别的检查,DBA可以根据系统自身的特点,比如磁盘、CPU的具体配置等,选取合适的级别进行坏块检查,支持级别具体如下。
// src/storage/blocksstable/ob_macro_block_checker.h enum ObMacroBlockCheckLevel { CHECK_LEVEL_NOTHING = 0,// 不做坏块检查 CHECK_LEVEL_MACRO, // 检查宏块的checksum,如果宏块的checksum不存在直接返回成功 CHECK_LEVEL_MICRO, // 检查微块的checksum CHECK_LEVEL_ROW, // 检查每个column的checksum,会遍历每一行的每一列 CHECK_LEVEL_AUTO, // 默认的检查级别,如果宏块的checksum存在,就检查宏块,如果宏块的checksum不存在,就检查微块 CHECK_LEVEL_MAX };
接下来我们看下ObSSTableMacroBlockChecker的主要内容:
// src/storage/blocksstable/ob_macro_block_checker.h // note: 该class中的函数是线程不安全的 class ObSSTableMacroBlockChecker { public: // check是宏块检查主要函数,会根据check_level进行不同级别的检查// 具体内容的检查见private中的函数int check(const char* macro_block_buf, const int64_t macro_block_buf_size, const ObFullMacroBlockMeta& meta, ObMacroBlockCheckLevel check_level = CHECK_LEVEL_AUTO); private: // 检查宏块数据buffer的checksum,并和header中checksum中做比较int check_macro_buf( const ObMacroBlockCommonHeader& common_header, const char* macro_block_buf, const int64_t macro_block_buf_size); // 检查宏块数据的header,具体的检查内容包括:// a. check_sstable_data_header:检查sstable数据的header// b. check_lob_data_header:检查log数据的header// c. check_bloomfilter_data_header:检查header中的bloomfilterint check_data_header(const ObMacroBlockCommonHeader& common_header, const char* macro_block_buf, const int64_t macro_block_buf_size, const ObFullMacroBlockMeta& meta); // 检查普通宏块的具体数据,遍历宏块中每一个微块,微块的检查见下面的check_micro_dataint check_data_block(const char* macro_block_buf, const int64_t macro_block_buf_size, const ObFullMacroBlockMeta& meta, const bool need_check_row); // 检查LOB宏块的具体数据,包括其中所有的微块int check_lob_block( const char* macro_block_buf, const int64_t macro_block_buf_size, const ObFullMacroBlockMeta& meta); // 检查微块的具体数据,包括其中每一行的每一列的checksumint check_micro_data( const char* micro_buf, const int64_t micro_buf_size, const ObFullMacroBlockMeta& meta, int64_t* checksum); // 检查sstable宏块headerint check_sstable_data_header( const ObMacroBlockCommonHeader& common_header, const char* macro_block_buf, const ObFullMacroBlockMeta& meta); // 检查LOB宏块headerint check_lob_data_header( const ObMacroBlockCommonHeader& common_header, const char* macro_block_buf, const ObFullMacroBlockMeta& meta); // 检查bloomfilter中的headerint check_bloomfilter_data_header( const ObMacroBlockCommonHeader& common_header, const char* macro_block_buf, const ObFullMacroBlockMeta& meta); };
总结
相较于宏块、微块的编码来说,宏块的垃圾回收和坏块检查的代码大致逻辑简单易懂,但其中也不乏精巧的细节,比如,垃圾回收中的bitmap的使用和坏块检查中的流控,如果你有兴趣的话可以详细阅读上述代码。我们在下一篇文章会继续阅读sstable的合并、dag的调度等代码,和你一起交流存储技术。
相关文章:
OceanBase 存储层代码解读(一)引言
OceanBase 存储层代码解读(二)微块存储格式
OceanBase 存储层代码解读(三)宏块存储格式
————————————————————————————————————————————
社区版官网论坛
社区版项目网站提 Issue
欢迎持续关注 OceanBase 技术社区,我们将不断输出技术干货内容,与千万技术人共同成长!!!
搜索🔍钉钉群,或扫描下方二维码,还可进入 OceanBase 技术答疑群,有任何技术问题在里面都能找到答案哦~