大容量类 Redis 存储的场景补充-pika

导读	我们在《大容量类 Redis 存储 — 有关 pika 的一切》里介绍过pika的诞生、pika的特点、pika的核心以及pika的使用。文章中非常详细的解析了pika同步逻辑中的重要文件：“write2file”的数据存储方式及实现原理，非常值得一看！

pika 是 360 Web 平台部 DBA 与基础架构组合作开发的大容量类 Redis 存储，pika 的出现并不是为了替代 Redis，而是 Redis 的场景补充。pika 力求在完全兼容 Redis 协议、继承 Redis 便捷运维设计的前提下通过持久化存储的方式解决 Redis 在大容量场景下的问题，如恢复时间慢、主从同步代价高、单线程相对脆弱、承载数据较有限、内存成本高昂等。

binlog相关的文件包含两部分: manifest和write2file，其中manifest记录了日志元信息，包括当前日志文件编号、当前日志文件偏移量,write2file+num记录了pika接收到的所有redis写命令、参数。

manifest文件格式：

日志偏移量(8字节)|con_offset(8字节，未使用)|元素个数(4字节，未使用)|日志文件编号(4字节)。

Binlog文件格式:

Binlog文件固定大小为100MB，每个Binlog文件由多个Block组成，每个Block大小固定为64KB，每一个写redis命令称为一个Record。一个Record可以分布在多个Block中，但只会分布在一个Binlog文件里，所以Binlog文件有可能大于100MB。

Record格式：Header|Cmd 

Header: Record Length(3字节)|时间戳(4字节)|记录类型(1字节)。

Cmd: redis命令的一部分或者全部，取决于当前Block剩余空间是否可以存放该Record。

基本类

Version: 元信息类，通过mmap与manifest文件映射。

Binlog: 日志类，通过mmap与write2file文件映射。

PikaBinlogSenderThread: 日志消费类，顺序读取日志文件内容，消费日志。

构造Binlog

//file_size可以在配置文件指定，默认为100MB

Binlog::Binlog(const std::string& binlog_path, const int file_size)

1.1创建binlog文件目录。

1.2检查log目录下manifest文件是否存在，不存在则新建。

1.3根据manifest文件初始化Version类。

1.4根据manifest中的filenum找到对应的日志文件，根据pro_offset定位到文件append的位置，初始化日志指针、记录日志内容长度、Block块数量。

更新当前日志生产状态

//pro_num: 日志文件编号

//pro_offset: 日志文件偏移量

//用在需要全量同步时更新slave实例对应的binlog信息

Status Binlog::SetProducerStatus(uint32_t pro_num, uint64_t pro_offset)

2.1 删除write2file0。

2.2 删除write2file+pro_num。

2.3 构造新的write2file+pro_num文件，填充pro_offset个空格，初始化version->pro_num为pro_num,version->pro_offset为pro_offset，并刷新到manifest文件中。

2.4 初始化当前filesize、block_offset。

更新当前日志生产状态

//filenum: 当前日志编号

//pro_offset: 当前日志偏移量

Status Binlog::GetProducerStatus(uint32_t* filenum, uint64_t* pro_offset)

3.1 读取version中的pro_num、pro_offset并返回。

生产日志

//Put->Produce->EmitPhysicalRecord

Status Binlog::Put(const std::string &item)

4.1检查当前日志文件是否满足切割条件，如果满足则进行切割。

4.1.1 pro_num自增加1，初始化新的日志文件，version->pro_num=pro_num，version->pro_offset = 0，binlog->filesize = 0，binlog->block_offset = 0。

4.1.2 如果当前block剩余大小<kHeaderSize(8字节)，则填充剩余空间为’/x00″。

4.1.3 Produce是一个循环，保证在item大小超过kBlockSize时，可以进行多次EmitPhysicalRecord，完成item全部数据落入binlog文件，循环正常退出的条件是left==0。

4.1.3.1 如果left<avail，代表当前block可以存放完整的item，则type=kFullType，调用EmitPhysicalRecord一次，循环退出。

4.1.3.2 如果left > avail，代表需要多个Block存放item，则第一次Type=kFirstType，调用EmitPhysicalRecord多次。

4.1.3.3 如果left > avail,且不是第一次EmitPhysicalRecord，则Type=kMiddleType，调用EmitPhysicalRecord多次。

4.1.4EmitPhysicalRecord。

4.1.4.1 拼接RecordHeader(3字节长度+4字节时间+1字节Type)，写入数据，更新block_offset、pro_offset。

消费日志

//scratch: 消费结果返回一个完整的redis cmd

//Consume->ReadPhysicalRecord,ReadPhysicalRecord每次读取一个完整的Record，多个Record构成一个完整的redis cmd

Status PikaBinlogSenderThread::Consume(std::string &scratch)

5.1Consume是一个循环，可能多次调用ReadPhysicalRecord，循环退出的条件是读取到的record_type==kFullType或record_type==kLastType。

5.1.1如果读取到的kBlockSize-last_record_offset_ <= kHeaderSize代表读到了Block的末尾，且为填充数据，skip掉。

5.1.2读取数据，更新last_record_offset_，con_offset。