ceph源码阅读 buffer

ceph::buffer是ceph非常底层的实现，负责管理ceph的内存。ceph::buffer的设计较为复杂，但本身没有任何内容，主要包含buffer::list、buffer::ptr、buffer::hash。这三个类都定义在src/include/buffer.h和src/common/http://buffer.cc中。

buffer::raw：负责维护物理内存的引用计数nref和释放操作。
buffer::ptr：指向buffer::raw的指针。
buffer::list：表示一个ptr的列表（std::list），相当于将N个ptr构成一个更大的虚拟的连续内存。

buffer::hash：一个或多个bufferlist的有效哈希。

buffer::raw

bufferlist是基于bufferptr和bufferraw实现的，所以先分析buffer::raw。

 class raw {
 public:

 std::aligned_storage::type bptr_storage;
 char *data;
 unsigned len;
 std::atomic nref { 0 };
 int mempool;

 std::pair last_crc_offset {std::numeric_limits::max(), std::numeric_limits::max()};
 std::pair last_crc_val;

 mutable ceph::spinlock crc_spinlock;
 ...
}

成员变量：

data：指向原始数据raw的指针。

len：原始数据raw的长度。

nref：引用计数。

mempool：其对应的内存池的index，这个和data空间的分配有关。

crc_spinlock：读写锁。

buffer::ptr

bufferptr是基于bufferraw，bufferptr是bufferraw的指针，指向buffer::raw的一部分数据段。

 class CEPH_BUFFER_API ptr {
    raw *_raw;
 public: // dirty hack for testing; if it works, this will be abstracted
 unsigned _off, _len;
 ...
 }

成员变量：

_raw：指向raw的指针

_off：数据偏移量

_len：数据长度

buffer::list

在list类前面定义了链表的结构体struct ptr_hook。

 struct ptr_hook {
 mutable ptr_hook* next;

 ptr_hook() = default;
 ptr_hook(ptr_hook* const next)
      : next(next) {
    }
  };

buffer::list是由ptr组成的链表

class buffers_t {
      // _root.next can be thought as _head
      ptr_hook _root;
      ptr_hook* _tail;
      std::size_t _size;
      ...
}

_root：链表头

_tail：链表尾

_size：链表节点数

bufferlist将数据以不连续链表的方式存储。

bufferlist的迭代器

  template 
  class CEPH_BUFFER_API iterator_impl
      : public std::iterator
  {
  protected:
    bl_t *bl;
    list_t *ls;   // meh.. just here to avoid an extra pointer dereference..
    unsigned off; // in bl
    list_iter_t p;
    unsigned p_off; // in *p
    ......
  };

bl：指针，指向bufferlist

ls：指针，指向bufferlist的成员 _buffers

p: 类型是std::list::iterator，用来迭代遍历bufferlist中的bufferptr

p_off：当前位置在对应的bufferptr中的偏移量

off：当前位置在整个bufferlist中的偏移量

buffer常见的函数

void buffer::list::substr_of()

获取子字符串

other：指向原数据的bufferlist指针

off：数据的偏移

len：数据截取长度

 void buffer::list::substr_of(const list& other, unsigned off, unsigned len)
  {
 if (off + len > other.length())
 throw end_of_buffer();

 clear();

    // skip off
    //curbuf获得other的链表头
 auto curbuf = std::cbegin(other._buffers);

    //找到和off对应的链表节点
 while (off > 0 && off >= curbuf->length()) {
      // skip this buffer
      //cout << "skipping over " << *curbuf << std::endl;

      off -= (*curbuf).length();
 ++curbuf;
    }
 ceph_assert(len == 0 || curbuf != std::cend(other._buffers));
 
    //截取所需要的长度，创建新的节点加入到链表尾
 while (len > 0) {
      // partial?
 if (off + len < curbuf->length()) {
  //cout << "copying partial of " << *curbuf << std::endl;
 _buffers.push_back(*ptr_node::create( *curbuf, off, len ).release());
  _len += len;
 break;
      }
 
      // through end
      //cout << "copying end (all?) of " << *curbuf << std::endl;
 unsigned howmuch = curbuf->length() - off;
 _buffers.push_back(*ptr_node::create( *curbuf, off, howmuch ).release());
      _len += howmuch;
      len -= howmuch;
      off = 0;
 ++curbuf;
    }
  }

buffer::create_aligned()

预对齐内存的分配

len:分配内存的大小

align:内存对齐的倍数

ceph::unique_leakable_ptr buffer::create_aligned(
 unsigned len, unsigned align) {
 return create_aligned_in_mempool(len, align,
 mempool::mempool_buffer_anon);
}

void buffer::list::claim_append(list& bl, unsigned int flags)

将bl的数据复制_buffers的尾部/头部，然后接bl的数据清空。

void buffer::list::rebuild(
std::unique_ptr nb)

将bufferlist中_buffers链表中所有的ptr中的数据存到一个ptr中，并将_buffers原有数据clear，然后将新的单个ptr push到_buffers中。