influxdb内存中Cache数据结构详解

引:

前面TSM文件格式解析(一到四)综合分析了不同case下的TSM文件格式,文件格式已基本清楚。

写入磁盘是如此格式,那在写入磁盘之前的内存中是怎么存储的呢?

通过第一篇influxdb初探https://blog.csdn.net/jacicson1987/article/details/81986234,了解到内存中的数据是存储在

DBStore中的某个shard里,

每个shard有一个tsm engine

每一个tsm engine里面有一个Cache

结构说明

type Cache struct {
	// Due to a bug in atomic  size needs to be the first word in the struct, as
	// that's the only place where you're guaranteed to be 64-bit aligned on a
	// 32 bit system. See: https://golang.org/pkg/sync/atomic/#pkg-note-BUG
	size         uint64
	snapshotSize uint64

	mu      sync.RWMutex
	store   storer
	maxSize uint64

	// snapshots are the cache objects that are currently being written to tsm files
	// they're kept in memory while flushing so they can be queried along with the cache.
	// they are read only and should never be modified
	snapshot     *Cache
	snapshotting bool

	// This number is the number of pending or failed WriteSnaphot attempts since the last successful one.
	snapshotAttempts int

	stats         *CacheStatistics
	lastSnapshot  time.Time
	lastWriteTime time.Time

	// A one time synchronization used to initial the cache with a store.  Since the store can allocate a
	// a large amount memory across shards, we lazily create it.
	initialize       atomic.Value
	initializedCount uint32
}

Cache里面有一个store

数据就是存在这个store里面。

Cache里面还有一个snapshot, 定时把store里的数据复制到snapshot.store里,然后store清空。

然后再把snapshot.store里的内容写入文件。

那这个store里到底是什么结构呢?

store被初始化成一个含有16个partitions(节点)的ring。这个ring我称之为伪一致性哈希,因为它并没有成环。

func (c *Cache) init() {
	if !atomic.CompareAndSwapUint32(&c.initializedCount, 0, 1) {
		return
	}

	c.mu.Lock()
	c.store, _ = newring(ringShards) // ringShards = 16
	c.mu.Unlock()
}

每一个partition都初始化成一个map,key是string, value是一个数组

func newring(n int) (*ring, error) {
	if n <= 0 || n > partitions {
		return nil, fmt.Errorf("invalid number of paritions: %d", n)
	}

	r := ring{
		partitions: make([]*partition, n), // maximum number of partitions.
	}

	// The trick here is to map N partitions to all points on the continuum,
	// such that the first eight bits of a given hash will map directly to one
	// of the N partitions.
	for i := 0; i < len(r.partitions); i++ {
		r.partitions[i] = &partition{        
			store: make(map[string]*entry),
		}
	}
	return &r, nil
}

通过跟踪发现,这个map的key就是和TSM文件结构里面的key一致:measurement,tags#!~#field

而这个entry呢,是一组data,每个data由timestamp和value 两个部分构成

type FloatValue struct {
	unixnano int64
	value    float64
}

type StringValue struct {
	unixnano int64
	value    string
}

那key是怎么映射到具体某个partition的呢

// getPartition retrieves the hash ring partition associated with the provided
// key.
func (r *ring) getPartition(key []byte) *partition {
	return r.partitions[int(xxhash.Sum64(key)%partitions)]
}

xxhash.sum64,再与partition的数量(16)求余,得到下标,找到partition.

具体xxhash.sum64这个哈希值怎么计算的呢,以后在研究。

结构图

现在已经知道了Cache中数据的存储方式了,来张表更清楚一点

influxdb内存中Cache数据结构详解_第1张图片

每次写入同一个key的数据,那就找到其Entries, 把新的数据直接append到后面。

 

排序与去重

这样就又有问题了,如果 timestamp旧的数据后来,那这一组数据的就不是按照timestamp的大小顺序了。

这里怎么解决的呢,这里并没有解决,不管是来的更旧的timestamp的数据 还是duplicated数据,统统加后面。

去重和排序在两个地方做

1. select xx from xx的时候

2. snapshot写入TSM文件的时候

这个去重和排序代码如下, 先检查顺序,需要的话就sort..最后检查去重。

这个sort算法有时间可以看看,应该是针对大部分都是按顺序的情况下效率可以的排序。

// Deduplicate returns a new slice with any values that have the same timestamp removed.
// The Value that appears last in the slice is the one that is kept.  The returned
// Values are sorted if necessary.
func (a Values) Deduplicate() Values {
	if len(a) <= 1 {
		return a
	}

	// See if we're already sorted and deduped
	var needSort bool
	for i := 1; i < len(a); i++ {
		if a[i-1].UnixNano() >= a[i].UnixNano() {
			needSort = true
			break
		}
	}

	if !needSort {
		return a
	}

	sort.Stable(a)
	var i int
	for j := 1; j < len(a); j++ {
		v := a[j]
		if v.UnixNano() != a[i].UnixNano() {
			i++
		}
		a[i] = v

	}
	return a[:i+1]
}

 

小结:

由下至上,了解到写入TSM文件之前,数据在Cache中的存储方式。

具体的查询和写入的逻辑这里只涉及了一点点,其他的大部分包括如何分shard, 如何通过制定时间段获得数据,如何索引到TSM文件indexes等等还需要再研究。

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