来源:http://www.codeday.net/?p=182
type Key interface{}
type entry struct {
key Key
value interface{}
}
type Cache Struct {
MaxEntries int
OnEvicted func(key Key, value interface{})
ll *list.List
cache map[interface{}]*list.Element
}
不懂Go语言或者对Go语言不熟悉的同学,可以和我一起来顺带学习Go语言 首先是Go语言将变量的类型放置于变量名之后上面的key变量,
它的类型是Key,然后需要说明的是interface{},在Go中它可以指向任意对象,也就任意对象都是先这个接口,你可以把它看成Java/C#中的
Object, C/C++中的void*, 然后我们来看Cache,其一个字段MaxEntires表示Cache中最大可以有的KV数,OnEvicted是一个回调函数,
在触发淘汰时调用,ll是一个链表,cache是一个map,key为interface{}, value为list.Element其指向的类型是entry类型,通过数据
结构其实我们已经能够猜出LRU的实现了,没有错实现就是最基本的,Get一次放到list头,每次Add的时候判断是否满,满则淘汰掉list尾的数据
// 创建一个Cache
func New(maxEntries int) *Cache
// 向Cache中插入一个KV
func (c *Cache) Add(key Key, value interface{})
// 从Cache中获取一个key对应的value
func (c *Cache) Get(key Key) (value interface{}, ok bool)
// 从Cache中删除一个key
func (c *Cache) Remove(key Key)
// 从Cache中删除最久未被访问的数据
func (c *Cache) RemoveOldest()
// 获取当前Cache中的元素个数
func (c *Cache) Len()
这里我们看到了Go中如何实现一个类的成员方法,在func之后加类,这种写法和Go语言很意思的一个东西有关系,在Go中接口的实现并不是和Java中那样
子,而是只要某个类只要实现了某个接口的所有方法,即可认为该类实现了该接口,类似的比如说在java中有2个接口名字不同,即使方法相同也是不一样
的,而Go里面认为这是一样的。另外Go中开头字母大写的变量名,类名,方法名表示对外可知,小写开头的表示对外不暴露。另外类实这种代码
ele.Value.(*entry).value,其中(*entry)表示将Value转成*entry类型访问
这个包主要实现了一个可合并操作的接口,代码也没几行
// 回调函数接口
type call struct {
// 可以将其认为这是类似java的CountdownLatch的东西
wg sync.WaitGroup
// 回调函数
val interface{}
// error
err error
}
//注意这个Group是singleflight下的
type Group struct {
// 保护m的锁
mu sync.Mutex // protects m
// key/call 映射表
m map[string]*call // lazily initialized
}
另外有一点要说明的是Go使用开头字母大小写判断是否外部可见,大写外部可见,小写外部不可见,比如上面的Group在外部实用singleflght包
是可以访问到的,而call不能,真不理解为啥不用个export啥的关键字,唉
// 这个就是这个包的主要接口,用于向其他节点发送查询请求时,合并相同key的请求,减少热点可能带来的麻烦
// 比如说我请求key="123"的数据,在没有返回的时候又有很多相同key的请求,而此时后面的没有必要发,只要
// 等待第一次返回的结果即可
func (g *Group) Do(key string, fn func() (interface{}, error)) (interface{}, error) {
// 首先获取group锁
g.mu.Lock()
// 映射表不存在就创建1个
if g.m == nil {
g.m = make(map[string]*call)
}
// 判断要查询某个key的请求是否已经在处理了
if c, ok := g.m[key]; ok {
// 已经在处理了 就释放group锁 并wait在wg上,我们看到wg加1是在某个时间段内第一次请求时加的
// 并且在完成fn操作返回后会wg done,那时wait等待就会返回,直接返回第一次请求的结果
g.mu.Unlock()
c.wg.Wait()
return c.val, c.err
}
// 创建回调,wg加1,把回调存到m中表示已经有在请求了,释放锁
c := new(call)
c.wg.Add(1)
g.m[key] = c
g.mu.Unlock()
// 执行fn,释放wg
c.val, c.err = fn()
c.wg.Done()
// 加锁将请求从m中删除,表示请求已经做好了
g.mu.Lock()
delete(g.m, key)
g.mu.Unlock()
return c.val, c.err
}
一个不可变byte视图,其实就包装了一下byte数组和string,一个为null,就用另外一个
type ByteView struct {
// If b is non-nil, b is used, else s is used.
b []byte
s string
}
提供的接口也很简单:
// 返回长度
func (v ByteView) Len() int
// 按[]byte返回一个拷贝
func (v ByteView) ByteSlice() []byte
// 按string返回一个拷贝
func (v ByteView) String() string {
// 返回第i个byte
func (v ByteView) At(i int) byte
// 返回ByteView的某个片断,不拷贝
func (v ByteView) Slice(from, to int) ByteView
// 返回ByteView的从某个位置开始的片断,不拷贝
func (v ByteView) SliceFrom(from int) ByteView
// 将ByteView按[]byte拷贝出来
func (v ByteView) Copy(dest []byte) int
// 判断2个ByteView是否相等
func (v ByteView) Equal(b2 ByteView) bool
// 判断ByteView是否和string相等
func (v ByteView) EqualString(s string) bool
// 判断ByteView是否和[]byte相等
func (v ByteView) EqualBytes(b2 []byte) bool
// 对ByteView创建一个io.ReadSeeker
func (v ByteView) Reader() io.ReadSeeker
// 读取从off开始的后面的数据,其实下面调用的SliceFrom,这是封装成了io.Reader的一个ReadAt方法的形式
func (v ByteView) ReadAt(p []byte, off int64) (n int, err error) {
不太好表达这个是较个啥,举个例子,比如说我调用一个方法返回需要是一个[]byte,而方法的实现我并不知道,可以它内部产生的是一个string,
方法也不知道调用的它的实需要是啥,于是我们就可以在调用方这边使用这边使用继承了Sink的类,而方法内部只要调用Sink的方法进行传值
type Sink interface {
// SetString sets the value to s.
SetString(s string) error
// SetBytes sets the value to the contents of v.
// The caller retains ownership of v.
SetBytes(v []byte) error
// SetProto sets the value to the encoded version of m.
// The caller retains ownership of m.
SetProto(m proto.Message) error
// view returns a frozen view of the bytes for caching.
view() (ByteView, error)
}
// 使用ByteView设置Sink,间接调用SetString,SetBytes等
func setSinkView(s Sink, v ByteView) error
这里要说明一点,Go语言比较有意思的是,类是否实现了某个接口是外挂式的,也就是不要去再类定义的时候写类似implenents之类的东西,只要类方法
中包括了所有接口的方法,就说明这个类是实现了某个接口
这里实现Sink的有5个类:
返回值是string的Sink
type stringSink struct {
sp *string
v ByteView
}
// 创建一个stringSink, 传入的是一个string的指针
func StringSink(sp *string) Sink {
return &stringSink{sp: sp}
}
返回值是byteView的Sink
type byteViewSink struct {
dst *ByteView
}
// 创建一个byteViewSink,传入的是一个ByteView指针
func ByteViewSink(dst *ByteView) Sink {
if dst == nil {
panic("nil dst")
}
return &byteViewSink{dst: dst}
}
返回值是一个protobuffer message
type protoSink struct {
dst proto.Message // authorative value
typ string
v ByteView // encoded
}
// 创建一个protoSink,传入的是一个proto.Messages
func ProtoSink(m proto.Message) Sink {
return &protoSink{
dst: m,
}
}
返回值是[]byte的Sink,每次Set都会重新分配内存
type allocBytesSink struct {
dst *[]byte
v ByteView
}
// 创建一个allocBytesSink,传入的是一个数组分片指针
func AllocatingByteSliceSink(dst *[]byte) Sink {
return &allocBytesSink{dst: dst}
}
返回值是一个定长的[]byte的Sink,超过长度的会被截断,服用传入的空间
type truncBytesSink struct {
dst *[]byte
v ByteView
}
// 创建一个truncBytesSink,传入的实一个数组分片指针
func TruncatingByteSliceSink(dst *[]byte) Sink {
return &truncBytesSink{dst: dst}
}
另外这些Sink类,都是包外不可见的,但是创建函数和Sink接口可见的,这样子在对于使用上来说,只有接口操作不会有另外的东西,对外简单清晰
一个HTTPPool提供了groupcache节点之间的方式以及节点的选择的实现,但是其对于groupcache.Group是透明的,Group使用的HTTPPool
实现的1个接口PeerPicker以及httpGetter实现的接口ProtoGetter
// groupcache提供了一个节点互相访问访问的类
type httpGetter struct {
transport func(Context) http.RoundTripper
baseURL string
}
// 协议为GET http://example.com/groupname/key
// response见groupcache.proto,含有2个可选项分别为[]byte和double
// 实现默认使用go自带的net/http包直接发送请求
func (h *httpGetter) Get(context Context, in *pb.GetRequest, out *pb.GetResponse) error
HttpPool实现比较简单都是直接使用Go内部自带的一些包
// 创建一个HttpPool, 只能被使用一次,主要是注册PeerPicker,以及初始化http服务
func NewHTTPPool(self string) *HTTPPool
// 设置groupcache集群的节点列表
func (p *HTTPPool) Set(peers ...string)
// 提供按key选取节点,按key作hash,但是这段代码在OS为32bit是存在bug,如果算出来的hashcode正好是-1 * 2^31时
// 会导致out of range,为啥会有这个bug看看代码你就会发现了,作者忘了-1 * 2^31 <= int32 <= 1 * 2^31 -1
func (p *HTTPPool) PickPeer(key string) (ProtoGetter, bool)
// http服务处理函数,主要是按http://example.com/groupname/key解析请求,调用group.Get,按协议返回请求
func (p *HTTPPool) ServeHTTP(w http.ResponseWriter, r *http.Request)
Cache的实现很简单基本可以认为就是直接在LRU上面包了一层,加上了统计信息,锁,以及大小限制
type cache struct {
mu sync.RWMutex
nbytes int64 // of all keys and values
lru *lru.Cache
nhit, nget int64
nevict int64 // number of evictions
}
// 返回统计信息,加读锁
func (c *cache) stats() CacheStats
// 加入一个kv,如果cache的大小超过nbytes了,就淘汰
func (c *cache) add(key string, value ByteView)
// 根据key返回value
func (c *cache) get(key string) (value ByteView, ok bool)
// 删除最久没被访问的数据
func (c *cache) removeOldest()
// 获取当前cache的大小
func (c *cache) bytes() int64
// 获取当前cache中kv的个数,内部会加读锁
func (c *cache) items() int64
// 获取当前cache中kv的个数,函数名中的Locked的意思是调用方已经加锁,比如上面的stats方法
func (c *cache) itemsLocked() int64
该类是GroupCache的核心类,所有的其他包都是为该类服务的
type Group struct {
// group名,可以理解为namespace的名字,group其实就是一个namespace
name string
// 由调用方传入的回调,用于groupcache访问后端数据
// type Getter interface {
// Get(ctx Context, key string, dest Sink) error
// }
getter Getter
// 通过该对象可以达到只调用一次
peersOnce sync.Once
// 用于访问groupcache中其他节点的接口,比如上面的HTTPPool实现了该接口
peers PeerPicker
// cache的总大小
cacheBytes int64
// 从本节点指向向后端获取到的数据存在在cache中
mainCache cache
// 从groupcache中其他节点上获取到的数据存在在该cache中,因为是用其他节点获取到的,也就是说这个数据存在多份,也就是所谓的hot
hotCache cache
// 用于向groupcache中其他节点访问时合并请求
loadGroup singleflight.Group
// 统计信息
Stats Stats
}
由上面的结构体我们可以看出来,groupcache支持namespace概念,不同的namespace有自己的配额以及cache,不同group之间cache是独立的
也就是不能存在某个group的行为影响到另外一个namespace的情况 groupcache的每个节点的cache分为2层,由本节点直接访问后端的
存在maincache,其他存在在hotcache
// 根据name从全局变量groups(一个string/group的map)查找对于group
func GetGroup(name string) *Group
// 创建一个新的group,如果已经存在该name的group将会抛出一个异常,go里面叫panic
func NewGroup(name string, cacheBytes int64, getter Getter) *Group
// 注册一个创建新group的钩子,比如将group打印出来等,全局只能注册一次,多次注册会触发panic
func RegisterNewGroupHook(fn func(*Group))
// 注册一个服务,该服务在NewGroup开始时被调用,并且只被调用一次
func RegisterServerStart(fn func())
下面重点介绍Get方法
func (g *Group) Get(ctx Context, key string, dest Sink) error
整个groupcache核心方法就这么一个,我们来看一下该方法是怎么运作的
func (g *Group) Get(ctx Context, key string, dest Sink) error {
// 初始化peers,全局初始化一次
g.peersOnce.Do(g.initPeers)
// 统计信息gets增1
g.Stats.Gets.Add(1)
if dest == nil {
return errors.New("groupcache: nil dest Sink")
}
// 查找本地是否存在该key,先查maincache,再查hotcache
value, cacheHit := g.lookupCache(key)
// 如果查到九hit增1,并返回
if cacheHit {
g.Stats.CacheHits.Add(1)
return setSinkView(dest, value)
}
// 加载该key到本地cache中,其中如果是本地直接请求后端得到的数据,并且是同一个时间段里第一个,
// 就不需要重新setSinkView了,在load中已经设置过了,destPopulated这个参数以来底的实现
destPopulated := false
value, destPopulated, err := g.load(ctx, key, dest)
if err != nil {
return err
}
if destPopulated {
return nil
}
return setSinkView(dest, value)
}
func (g *Group) load(ctx Context, key string, dest Sink) (value ByteView, destPopulated bool, err error) {
// 统计loads增1
g.Stats.Loads.Add(1)
// 使用singleflight来达到合并请求
viewi, err := g.loadGroup.Do(key, func() (interface{}, error) {
// 统计信息真正发送请求的次数增1
g.Stats.LoadsDeduped.Add(1)
var value ByteView
var err error
// 选取向哪个节点发送请求,比如HTTPPool中的PickPeer实现
if peer, ok := g.peers.PickPeer(key); ok {
// 从groupcache中其他节点获取数据,并将数据存入hotcache
value, err = g.getFromPeer(ctx, peer, key)
if err == nil {
g.Stats.PeerLoads.Add(1)
return value, nil
}
g.Stats.PeerErrors.Add(1)
}
// 如果选取的节点就是本节点或从其他节点获取失败,则由本节点去获取数据,也就是调用getter接口的Get方法
// 另外我们看到这里dest已经被赋值了,所以有destPopulated来表示已经赋值过不需要再赋值
value, err = g.getLocally(ctx, key, dest)
if err != nil {
g.Stats.LocalLoadErrs.Add(1)
return nil, err
}
g.Stats.LocalLoads.Add(1)
destPopulated = true
// 将获取的数据放入maincache
g.populateCache(key, value, &g.mainCache)
return value, nil
})
// 如果成功则返回
if err == nil {
value = viewi.(ByteView)
}
return
}
这里需要说明的是A向groupcache中其他节点B发送请求,此时B是调用Get方法,然后如果本地不存在则也会走load,但是不同的是
PickPeer会发现是本身节点(HTTPPOOL的实现),然后就会走getLocally,会将数据在B的maincache中填充一份,也就是说如果
是向groupcache中其他节点发请求的,会一下子在groupcache集群内存2分数据,一份在B的maincache里,一份在A的hotcache中,
这也就达到了自动复制,越是热点的数据越是在集群内份数多,也就达到了解决热点数据的问题