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golang源码分析:etcd(15)wal

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golangLeetcode
发布2023-09-20 08:29:39
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发布2023-09-20 08:29:39
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wal的定义位于server/storage/wal/wal.go,它本质上也是一种日志,不过是存在本地,核心属性有日志文件的文件描述符、日志头、日志体、文件锁、和对应的编码器以及解码器。

代码语言:javascript
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type WAL struct {
  lg *zap.Logger


  dir string // the living directory of the underlay files


  // dirFile is a fd for the wal directory for syncing on Rename
  dirFile *os.File


  metadata []byte           // metadata recorded at the head of each WAL
  state    raftpb.HardState // hardstate recorded at the head of WAL


  start     walpb.Snapshot // snapshot to start reading
  decoder   Decoder        // decoder to Decode records
  readClose func() error   // closer for Decode reader


  unsafeNoSync bool // if set, do not fsync


  mu      sync.Mutex
  enti    uint64   // index of the last entry saved to the wal
  encoder *encoder // encoder to encode records


  locks []*fileutil.LockedFile // the locked files the WAL holds (the name is increasing)
  fp    *filePipeline
}

创建的过程是加锁、创建文件、初始化对象,设置编/解码器,计算crc,保存快照,然后调用fileutil.Fsync确保它能够正确落盘。

代码语言:javascript
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func Create(lg *zap.Logger, dirpath string, metadata []byte) (*WAL, error) {
      p := filepath.Join(tmpdirpath, walName(0, 0))
      f, err := fileutil.LockFile(p, os.O_WRONLY|os.O_CREATE, fileutil.PrivateFileMode)
      if err = fileutil.Preallocate(f.File, SegmentSizeBytes, true); err != nil {
        w := &WAL{
    lg:       lg,
    dir:      dirpath,
    metadata: metadata,
  }
      w.encoder, err = newFileEncoder(f.File, 0)
      if err = w.saveCrc(0); err != nil {
      if err = w.SaveSnapshot(walpb.Snapshot{}); err != nil {
      pdir, perr := fileutil.OpenDir(filepath.Dir(w.dir))
      walFsyncSec.Observe(time.Since(start).Seconds())

Reopen就是先close然后再open

代码语言:javascript
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func (w *WAL) Reopen(lg *zap.Logger, snap walpb.Snapshot) (*WAL, error) {
      return Open(lg, w.dir, snap)
代码语言:javascript
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func Open(lg *zap.Logger, dirpath string, snap walpb.Snapshot) (*WAL, error) {
      w, err := openAtIndex(lg, dirpath, snap, true)
      if w.dirFile, err = fileutil.OpenDir(w.dir); err != nil {
代码语言:javascript
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func openAtIndex(lg *zap.Logger, dirpath string, snap walpb.Snapshot, write bool) (*WAL, error) {
      names, nameIndex, err := selectWALFiles(lg, dirpath, snap)
      rs, ls, closer, err := openWALFiles(lg, dirpath, names, nameIndex, write)
      w := &WAL{
    lg:        lg,
    dir:       dirpath,
    start:     snap,
    decoder:   NewDecoder(rs...),
    readClose: closer,
    locks:     ls,
  }
      w.fp = newFilePipeline(lg, w.dir, SegmentSizeBytes)
代码语言:javascript
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func openWALFiles(lg *zap.Logger, dirpath string, names []string, nameIndex int, write bool) ([]fileutil.FileReader, []*fileutil.LockedFile, func() error, error) {
      rf, err := os.OpenFile(p, os.O_RDONLY, fileutil.PrivateFileMode)
代码语言:javascript
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func (w *WAL) ReadAll() (metadata []byte, state raftpb.HardState, ents []raftpb.Entry, err error) {
      w.encoder, err = newFileEncoder(w.tail().File, w.decoder.LastCRC())

Save会遍历所有消息,然后调用saveEntry和saveState方法将它们保存起来

代码语言:javascript
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func (w *WAL) Save(st raftpb.HardState, ents []raftpb.Entry) error {
        for i := range ents {
    if err := w.saveEntry(&ents[i]); err != nil {
      if err := w.saveState(&st); err != nil {

server/storage/wal/version.go里对etcd不同版本间的兼容性进行了处理

代码语言:javascript
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func MinimalEtcdVersion(ents []raftpb.Entry) *semver.Version 

server/storage/wal/util.go定义了一系例工具方法,比如找出小于等于给定index的的最大索引值供raft算法使用:

代码语言:javascript
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func searchIndex(lg *zap.Logger, names []string, index uint64) (int, bool) {

server/storage/wal/repair.go里面定义了修复程序异常退出带来的wal日志损坏,根据解码返回的不同结果进行不同处理,比如重新计算crc,将损坏wal文件里不完整的部分剔除等。

代码语言:javascript
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func Repair(lg *zap.Logger, dirpath string) bool {
      decoder.UpdateCRC(rec.Crc)
      case errors.Is(err, io.ErrUnexpectedEOF):
        if _, err = f.Seek(0, io.SeekStart); err != nil {
        if _, err = io.Copy(bf, f); err != nil {
        if err = f.Truncate(lastOffset); err != nil {
        if err = fileutil.Fsync(f.File); err != nil {

server/storage/wal/metrics.go里定义了wal日志相关的matrixs上报操作

代码语言:javascript
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    prometheus.MustRegister(walFsyncSec)
    prometheus.MustRegister(walWriteBytes)

server/storage/wal/file_pipeline.go里启动了一个协程来做管道处理wal日志文件的内容

代码语言:javascript
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func newFilePipeline(lg *zap.Logger, dir string, fileSize int64) *filePipeline {
      go fp.run()

接收文件管道里送来的文件,然后处理完通知,管道定义如下,核心属性是filec

代码语言:javascript
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type filePipeline struct {
  lg *zap.Logger


  // dir to put files
  dir string
  // size of files to make, in bytes
  size int64
  // count number of files generated
  count int


  filec chan *fileutil.LockedFile
  errc  chan error
  donec chan struct{}
}
代码语言:javascript
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func (fp *filePipeline) alloc() (f *fileutil.LockedFile, err error) {
      if err = fileutil.Preallocate(f.File, fp.size, true); err != nil {

核心函数是run方法,它不断打开文件,传给管道,等待处理完成后关闭文件。

代码语言:javascript
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func (fp *filePipeline) run() {
      for {
    f, err := fp.alloc()

server/storage/wal/encoder.go定义了编码器

代码语言:javascript
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type encoder struct {
  mu sync.Mutex
  bw *ioutil.PageWriter


  crc       hash.Hash32
  buf       []byte
  uint64buf []byte
}
代码语言:javascript
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func newEncoder(w io.Writer, prevCrc uint32, pageOffset int) *encoder {

计算内容的crc,然后通过序列化方法将它序列化,最后保存在文件里

代码语言:javascript
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func (e *encoder) encode(rec *walpb.Record) error {
        e.crc.Write(rec.Data)
  rec.Crc = e.crc.Sum32()

server/storage/wal/decoder.go里是对应相反的过程的一个实现

代码语言:javascript
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type Decoder interface {
  Decode(rec *walpb.Record) error
  LastOffset() int64
  LastCRC() uint32
  UpdateCRC(prevCrc uint32)
}

它有个参数可以控制在解码的过程中,即使遇到了crc校验不通过,也可以继续解码,用于一些错误恢复场景。

代码语言:javascript
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type decoder struct {
  mu  sync.Mutex
  brs []*fileutil.FileBufReader


  // lastValidOff file offset following the last valid decoded record
  lastValidOff int64
  crc          hash.Hash32


  // continueOnCrcError - causes the decoder to continue working even in case of crc mismatch.
  // This is a desired mode for tools performing inspection of the corrupted WAL logs.
  // See comments on 'Decode' method for semantic.
  continueOnCrcError bool
}
代码语言:javascript
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func (d *decoder) Decode(rec *walpb.Record) error {

用pb的decode方法解码,然后校验crc的正确性

代码语言:javascript
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func (d *decoder) decodeRecord(rec *walpb.Record) error {
      if _, err = io.ReadFull(fileBufReader, data); err != nil {
      if err := rec.Unmarshal(data[:recBytes]); err != nil {
        if rec.Type != CrcType {
    _, err := d.crc.Write(rec.Data)
      if err := rec.Validate(d.crc.Sum32()); err != nil {

对应的pb定义在server/storage/wal/walpb/record.proto

代码语言:javascript
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message Record {
  optional int64 type  = 1 [(gogoproto.nullable) = false];
  optional uint32 crc  = 2 [(gogoproto.nullable) = false];
  optional bytes data  = 3;
}

它同时定义了snapshort,就存了三个字段,选举的人气term、raft日志的index,以及当时节点的状态

代码语言:javascript
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message Snapshot {
  optional uint64 index = 1 [(gogoproto.nullable) = false];
  optional uint64 term  = 2 [(gogoproto.nullable) = false];
  // Field populated since >=etcd-3.5.0.
  optional raftpb.ConfState conf_state = 3;
}

server/storage/wal/walpb/record.pb.go里是通过pb生成的对应的go代理,生产工具是:generated by protoc-gen-gogo

server/storage/wal/walpb/record.go里定义了验证crc的方法

代码语言:javascript
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func (rec *Record) Validate(crc uint32) error {
    func ValidateSnapshotForWrite(e *Snapshot) error {

总结下,wal本质上也是一种日志,只不过它通过crc保证存储的内容的正确性,同时在存储的时候通过sync方法,让日志落盘,防止掉电内存数据丢失,并且提供了修复工具,在异常发生后尽可能多恢复数据。

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原始发表:2023-09-13 00:00,如有侵权请联系 cloudcommunity@tencent.com 删除

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