kafka本地存储4-LogCleaner

本文深入探讨了日志清理管理系统的设计与实现,包括如何管理每个日志文件夹下的日志清理状态、数据根目录的组织方式以及如何通过算法筛选出需要优先清理的日志。详细介绍了LogCleanerManager模块的功能,包括inProgress状态的维护、数据根目录的遍历、cleanFilthiestLog方法的实现以及LogCleaner线程的创建与执行流程。同时,阐述了LogCleaner线程的工作原理,如如何获取待清理的日志、清理过程中的细节处理、状态更新以及与状态文件的交互等关键步骤。

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LogCleanerManager
管理每个TopicAndPartition的清理状态
inProgress = mutable.HashMap[TopicAndPartition, LogCleaningState]()
清理状态如下三种
LogCleaningInProgress
LogCleaningAborted
LogCleaningPaused

会有多个数据根目录存储log信息
数据根目录目录下有多个{Topic}-{Partition}目录下记录的是这个log的信息
每个数据根目录下,有一个文件名为 cleaner-offset-checkpoint的文件
记录每个TopicAndPartition清理的offset偏移量
文件格式
version
expectedSize topicandpartition的个数
topic partition offset
topic partition offset
topic partition offset

grabFilthiestLog方法
得到当前需要清理的log,该方法返回的对象类型为 LogToClean(topicPartition: TopicAndPartition, log: Log, firstDirtyOffset: Long)
遍历LogCleanerManager.logs,这个LogCleanerManager.logs是所有数据根目录下读取到的topicAndPartition的log信息
1.Log. config. compact 为true
2.TopicAndPartition的这个log不包含在inProgress中
3. LogToClean.totalBytes > 0
创建TopicAndPartition对应的LogToClean
TopicAndPartition的LogToClean.firstDirtyOffset参数有可能存储在cleaner-offset-checkpoint文件中,如果不在文件中,就使用 log.logSegments.head.baseOffset来设置给LogToClean.firstDirtyOffset,创建LogToClean
4. LogToClean.cleanableRatio > log.config.minCleanableRatio

返回的是LogToClean集合中 cleanableRatio最大的一个

LogToClean
LogToClean(topicPartition: TopicAndPartition, log: Log, firstDirtyOffset: Long)
cleanBytes, log中各segment记录的消息偏移量在-1到firstDirtyOffset之前的段的字节总和
dirtyBytes,log中各segment记录的消息偏移量在firstDirtyOffset 到log.activeSegment.baseOffset的段的字节总和
cleanableRatio, dirtyBytes / totalBytes
totalBytes, cleanBytes + dirtyBytes


LogCleaner
LogCleaner(val config: CleanerConfig,
                
val logDirs: Array[File],
                
val logs: Pool[TopicAndPartition, Log],
                 time: Time = SystemTime)

创建 config.numThreads个线程,线程对象为 CleanerThread(threadId: Int)



CleanerThread
初始化时创建Cleaner
new Cleaner(id = threadId,
                              offsetMap = new SkimpyOffsetMap(memory =
math.min(config.dedupeBufferSize/config.numThreads, Int.MaxValue).toInt,
                             hashAlgorithm = config.hashAlgorithm),
                              ioBufferSize = config.ioBufferSize / config.numThreads / 2,
                              maxIoBufferSize =
config.maxMessageSize,
                              dupBufferLoadFactor =
config.dedupeBufferLoadFactor,
                              throttler =
throttler,
                              time = time,
                              checkDone = checkDone)

线程执行时
调用 cleanerManager.grabFilthiestLog()返回的最该清理的topicAndPartition的LogToClean对象
如果该LogToClean对象唯恐,表示现在暂时没有需要符合清理条件的LogToClean,就调用 backOffWaitLatch.await(config.backOffMs, TimeUnit.MILLISECONDS)
LogToClean不为空,调用 endOffset = cleaner.clean(cleanable),
endOffset为
    //1.得到这个log中offset从cleanable.firstDirtyOffset到log.activeSegment.baseOffset的segment的列表
   
//2.计算minStopOffset = (cleanable.firstDirtyOffset + map.slots * this.dupBufferLoadFactor).toLong
   
//this.dupBufferLoadFactor取值为config.dedupeBufferLoadFactor
   
//3.开始逐个把segment的里的消息放进到OffsetMap中
   
//直到segment.baseOffset <= minStopOffset || map.utilization < this.dupBufferLoadFactor停止
    //endOffset是LogSegment的最后一个消息放进OffsetMap时的offset

如果是LogCleaningInProgress
更新topicAndPartition需要清理的偏移值offset
把topicAndPartition和offset写入到参数目录的cleaner-offset-checkpoint文件中
如果是LogCleaningPaused状态,就给pausedCleaningCond发信号
cleanerManager.doneCleaning(cleanable.topicPartition, cleanable.log.dir.getParentFile, endOffset)



Cleaner
class Cleaner(val id: Int,
                          
val offsetMap: OffsetMap,
                           ioBufferSize: Int,
//config.ioBufferSize / config.numThreads / 2
                           maxIoBufferSize: Int,
//config.maxMessageSize
                           dupBufferLoadFactor: Double,
//config.dedupeBufferLoadFactor
                           throttler: Throttler,
                           time: Time,
                           checkDone: (TopicAndPartition) => Unit) 

Cleaner.readBuffer
Cleaner.writeBuffer
这两个buff大小为config.ioBufferSize / config.numThreads / 2
在做某个topicAndPartition清理时,需要从老segmernt中读到Cleaner.readBuffer,之后在把符合的message写入心segment时,要先把数据写到Cleaner.writeBuffer中

cleaner.clean(cleanable)函数作用
1.buildOffsetMap
清理消息的起始位置是0,结束位置为endOffset
buildOffsetMap函数返回的偏移量记作endOffset,由如下两个因素决定
这个偏移量不会超过( cleanable.firstDirtyOffset + map.slots * this.dupBufferLoadFactor)
在从segment往offsetMap写message.key, entry.offset时,写到map.utilization < this.dupBufferLoadFactor位置的offset
1).得到需要清理的segment集合,取出 cleanable.firstDirtyOffset到 log.activeSegment.baseOffset的所有segment,记作 dirty
2).通过offsetMap参数的大小,来计算一次清理的结束的offset,记作minStopOffset
minStopOffset = (start + map.slots * this.dupBufferLoadFactor).toLong
3).遍历dirty
满足两个条件其中之一, segment.baseOffset <= minStopOffset || map.utilization < this.dupBufferLoadFactor
就开始调用buildOffsetMapForSegment来把该segment信息保存在offsetMap中
segment把消息读到Cleaner.readBuffer中,之后利用Cleaner.readBuffer创建 ByteBufferMessageSet
entry类型为MessageAndOffset(message: Message, offset: Long)
offsetMap保存的内容是 map.put(message.key, entry.offset)

2.得到需要删除的时间戳,比这个时间戳小的,就直接删除,不计入归并计算,记作 deleteHorizonMs
1)把offset从0到cleanable.firstDirtyOffset的segment集合
2)取出该集合最后一个segment,这个segment是离当前时间最近的segment,
deleteHorizonMs = seg.lastModified - log.config.deleteRetentionMs

3.把offset从0到endOffset,进行分组,每组segment字节大小不超过log.config.segmentSize,每组index大小不能超过log.config.maxIndexSize
groupSegmentsBySize(log.logSegments(0, endOffset), log.config.segmentSize, log.config.maxIndexSize)
如果写消息不频繁,就会根据时间间隔产生过多的段,通过这样分组合并,可以减少物理文件的数量

4.遍历每个分组
cleanSegments(log: Log,
     segments: Seq[LogSegment],
     map: OffsetMap,
     deleteHorizonMs: Long) 
1)遍历分组中的每个段segment
retainDeletes = old.lastModified > deleteHorizonMs retainDeletes为true,表示保留需要这个消息
2)cleanInto(topicAndPartition: TopicAndPartition, source: LogSegment,
                             dest: LogSegment, map: OffsetMap, retainDeletes: Boolean) 
开始把分组中的段写入到新段segment中
遍历每个段的每个消息
满足下面两个条件的写入到新段中
**这个消息在OffsetMap存在,并且offset和OffsetMap里的foundOffset一致
**消息为不空,并且需要保留
利用老的segment的 segments.last.lastModified来设置新段 cleaned.lastModified = modified

3)保留参数newSegment的LogSegment
删除掉参数oldSegments列表中baseOffset和参数newSegment.baseOffset不想等的seg
先newSegment文件名.cleaned改成swap,完成删除后再恢复成.cleaned


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