在解读之前，大家可以先回顾一下公祺的上篇关于《存储层代码解读之「宏块存储格式」》的内容。通过走读 OceanBase 宏块的代码，我们对其存储格式有了初步的了解，知道了微块作为读 I/O 最小单元，宏块是写 I/O 的最小单元。
今天我们来考考大家，OceanBase 的垃圾回收（GC）和坏块检查是以微块还是宏块作为单位呢？答案很明显，就是宏块。因为既然是以宏块为单位写，所以肯定是以宏块为单位进行清理和检查的。和本专题前几篇文章类似，本文主要通过走读相关代码，了解宏块垃圾回收和坏块检查的原理。
* 注：本文所有的说明及代码都是基于 v3.1.0_CE_BP1（“阅读原文”可直达）版本的 OceanBase 开源代码。
// deps/oblib/src/lib/thread/thread_mgr.h enum class TGType { INVALID, THREAD_POOL, // 线程池 OB_THREAD_POOL, // OB线程池 TIMER, // 定时任务 TIMER_GROUP, // 定时任务组 QUEUE_THREAD, // 队列线程调度 DEDUP_QUEUE, // 去重队列调度 ASYNC_TASK_QUEUE, // 异步任务队列调度 };
OceanBase 宏块的垃圾回收和坏块检查主要采用 TIMER 定时任务调度，TIMER 的主要特点是启动一个后台线程，周期性的对任务进行调度。关于其他的调度方式，后续会单独介绍。
既然采用 TIMER 调度，那么其调度的时机也很明显，在启动 OBServer 进程时，就启动了一个后台线程，周期性的进行垃圾回收和坏块检查，代码如下（省略了部分和垃圾回收无关的代码）。
// src/storage/blocksstable/ob_store_file.cpp int ObStoreFile::open(const bool is_physical_flashback) { int ret = OB_SUCCESS; bool is_replay_old = false; // 打开StoreFile，并做相关初始化的动作 ... // 执行首次GC enable_mark_sweep(); mark_and_sweep(); // 启动GC定时任务线程 // 调度GC的任务 // 调度坏块检查的任务 if (OB_FAIL(TG_START(lib::TGDefIDs::StoreFileGC))) { STORAGE_LOG(WARN, "The timer has not been inited, ", K(ret)); } else if (OB_FAIL(TG_SCHEDULE(lib::TGDefIDs::StoreFileGC, gc_task_, RECYCLE_DELAY_US, true))) { STORAGE_LOG(WARN, "Fail to schedule gc task, ", K(ret)); } else if (OB_FAIL(TG_SCHEDULE(lib::TGDefIDs::StoreFileGC, inspect_bad_block_task_, INSPECT_DELAY_US, true))) { STORAGE_LOG(WARN, "Fail to schedule bad_block_inspect task, ", K(ret)); } else { // ...
// src/storage/blocksstable/ob_store_file.h // ObTimerTask为定时任务的基类 class ObStoreFileGCTask : public common::ObTimerTask { public: ObStoreFileGCTask(); virtual ~ObStoreFileGCTask(); // 继承至ObTimerTask，GC的主要执行函数在：ObStoreFile::mark_and_sweep() virtual void runTimerTask() { OB_STORE_FILE.mark_and_sweep(); } };
ObStoreFile::mark_and_sweep 主要逻辑是对所有在用的宏块进行打标，并检查未打标的宏块，将其中 ref_cnt_ 为 0 的进行垃圾回收。
// src/storage/blocksstable/ob_store_file.cpp void ObStoreFile::mark_and_sweep() { int ret = OB_SUCCESS; MacroBlockId macro_id; bool is_freed = false; // 检查GC任务的开关 if (!is_mark_sweep_enabled()) { STORAGE_LOG(INFO, "mark and sweep is disabled, do not mark and sweep this round"); } else { // 标识开始进行gc set_mark_sweep_doing(); // 1. 采用bitmap对所有在使用的宏块进行打标 // a. data块的打标是通过一个宏块迭代器实现的 // b. meta块的打标比较简单，因为可用的meta块是记录在一个数组中的 // 经过打标之后我们就得到所有有效的宏块的bitmap if (OB_FAIL(mark_macro_blocks())) { STORAGE_LOG(WARN, "Fail to mark macro blocks, ", K(ret)); } // 2. 遍历所有的宏块，进行垃圾清理 begin_time = end_time; if (OB_SUCC(ret)) { for (int64_t i = 0; i < store_file_system_->get_total_macro_block_count() && is_mark_sweep_enabled(); ++i) { if (bitmap_test(i)) { // 有效的宏块，做个二次检查 if (macro_block_info_[i].is_free_) { // BUG, should not happen STORAGE_LOG(ERROR, "the macro block is freed, ", K(i)); } } else { // 无用的宏块，进行GC if (0 == ATOMIC_LOAD(&(macro_block_info_[i].ref_cnt_))) { // ref为0，即可进行清理 if (!macro_block_info_[i].is_free_) { // 释放宏块 // a. 将该宏块信息进行标注：is_free_=true // b. 将该宏块id放入到free_block_array_中，后续进行二次重用 free_block((uint32_t)i, is_freed); // ... } } } } } set_mark_sweep_done(); } }
坏块检查任务也会在 StoreFileGC 线程做，该任务也是一个定时任务，它的定义如下：
class ObFileSystemInspectBadBlockTask : public common::ObTimerTask { public: // 继承至ObTimerTask，主要执行函数在inspect_bad_block virtual void runTimerTask() { inspect_bad_block(); } private: // 遍历所有的宏块，通过check_macro_block进行宏块检查 // 由于坏块检查比较耗费资源，inspect_bad_block中也做一些流控逻辑 void inspect_bad_block(); // 对某1个宏块进行检查，检查的主要内容有： // a. 宏块id、宏块元数据 // b. 通过check_data_block对宏块数据进行深度检查 int check_macro_block(const ObMacroBlockInfoPair& pair, const storage::ObTenantFileKey& file_key); int check_data_block(const MacroBlockId& macro_id, const blocksstable::ObFullMacroBlockMeta& full_meta, const storage::ObTenantFileKey& file_key); private: // 工具类，宏块检查主要函数，后面会详细分析 ObSSTableMacroBlockChecker macro_checker_; };
坏块检查的代价普遍较高，因为可能需要从磁盘读取所有宏块的内容，并进行 checksum 校验，会占用大量的 CPU、I/O 能力，进而影响业务流量。所以，OceanBase 的坏块检查支持不同级别的检查，DBA 可以根据系统自身的特点，比如磁盘、CPU 的具体配置等，选取合适的级别进行坏块检查，支持级别具体如下。
// src/storage/blocksstable/ob_macro_block_checker.h enum ObMacroBlockCheckLevel { CHECK_LEVEL_NOTHING = 0,// 不做坏块检查 CHECK_LEVEL_MACRO, // 检查宏块的checksum，如果宏块的checksum不存在直接返回成功 CHECK_LEVEL_MICRO, // 检查微块的checksum CHECK_LEVEL_ROW, // 检查每个column的checksum，会遍历每一行的每一列 CHECK_LEVEL_AUTO, // 默认的检查级别，如果宏块的checksum存在，就检查宏块，如果宏块的checksum不存在，就检查微块 CHECK_LEVEL_MAX };
接下来我们看下 ObSSTableMacroBlockChecker 的主要内容：
// src/storage/blocksstable/ob_macro_block_checker.h // note: 该class中的函数是线程不安全的 class ObSSTableMacroBlockChecker { public: // check是宏块检查主要函数，会根据check_level进行不同级别的检查 // 具体内容的检查见private中的函数 int check(const char* macro_block_buf, const int64_t macro_block_buf_size, const ObFullMacroBlockMeta& meta, ObMacroBlockCheckLevel check_level = CHECK_LEVEL_AUTO); private: // 检查宏块数据buffer的checksum，并和header中checksum中做比较 int check_macro_buf( const ObMacroBlockCommonHeader& common_header, const char* macro_block_buf, const int64_t macro_block_buf_size); // 检查宏块数据的header，具体的检查内容包括： // a. check_sstable_data_header：检查sstable数据的header // b. check_lob_data_header：检查log数据的header // c. check_bloomfilter_data_header：检查header中的bloomfilter int check_data_header(const ObMacroBlockCommonHeader& common_header, const char* macro_block_buf, const int64_t macro_block_buf_size, const ObFullMacroBlockMeta& meta); // 检查普通宏块的具体数据，遍历宏块中每一个微块，微块的检查见下面的check_micro_data int check_data_block(const char* macro_block_buf, const int64_t macro_block_buf_size, const ObFullMacroBlockMeta& meta, const bool need_check_row); // 检查LOB宏块的具体数据，包括其中所有的微块 int check_lob_block( const char* macro_block_buf, const int64_t macro_block_buf_size, const ObFullMacroBlockMeta& meta); // 检查微块的具体数据，包括其中每一行的每一列的checksum int check_micro_data( const char* micro_buf, const int64_t micro_buf_size, const ObFullMacroBlockMeta& meta, int64_t* checksum); // 检查sstable宏块header int check_sstable_data_header( const ObMacroBlockCommonHeader& common_header, const char* macro_block_buf, const ObFullMacroBlockMeta& meta); // 检查LOB宏块header int check_lob_data_header( const ObMacroBlockCommonHeader& common_header, const char* macro_block_buf, const ObFullMacroBlockMeta& meta); // 检查bloomfilter中的header int check_bloomfilter_data_header( const ObMacroBlockCommonHeader& common_header, const char* macro_block_buf, const ObFullMacroBlockMeta& meta); };
