一、前言
前一篇已经分析了序列化，这篇接着分析Zookeeper的持久化过程源码，持久化对于数据的存储至关重要，下面进行详细分析。
二、持久化总体框架
持久化的类主要在包org.apache.zookeeper.server.persistence下，此次也主要是对其下的类进行分析，其包下总体的类结构如下图所示。
· TxnLog，接口类型，读取事务性日志的接口。
· FileTxnLog，实现TxnLog接口，添加了访问该事务性日志的API。
· Snapshot，接口类型，持久层快照接口。
· FileSnap，实现Snapshot接口，负责存储、序列化、反序列化、访问快照。
· FileTxnSnapLog，封装了TxnLog和SnapShot。
· Util，工具类，提供持久化所需的API。
下面先来分析TxnLog和FileTxnLog的源码。
三、TxnLog源码分析
TxnLog是接口，规定了对日志的响应操作。
其中，TxnLog除了提供读写事务日志的API外，还提供了一个用于读取日志的迭代器接口TxnIterator。
四、FileTxnLog源码分析
对于LogFile而言，其格式可分为如下三部分
LogFile:
FileHeader TxnList ZeroPad
FileHeader格式如下
FileHeader: {
magic 4bytes (ZKLG)
version 4bytes
dbid 8bytes
}
TxnList格式如下
TxnList:
Txn || Txn TxnList
Txn格式如下
Txn:
checksum Txnlen TxnHeader Record 0x42
Txnlen格式如下
Txnlen:
len 4bytes
TxnHeader格式如下
TxnHeader: {
sessionid 8bytes
cxid 4bytes
zxid 8bytes
time 8bytes
type 4bytes
}
ZeroPad格式如下
ZeroPad:
0 padded to EOF (filled during preallocation stage)
了解LogFile的格式对于理解源码会有很大的帮助。
4.1 属性
4.2. 核心函数
1. append函数
说明：append函数主要用做向事务日志中添加一个条目，其大体步骤如下
① 检查TxnHeader是否为空，若不为空，则进入②，否则，直接返回false
② 检查logStream是否为空(初始化为空)，若不为空，则进入③，否则，进入⑤
③ 初始化写数据相关的流和FileHeader，并序列化FileHeader至指定文件，进入④
④ 强制刷新（保证数据存到磁盘），并获取当前写入数据的大小。进入⑤
⑤ 填充数据，填充0，进入⑥
⑥ 将事务头和事务序列化成ByteBuffer（使用Util.marshallTxnEntry函数），进入⑦
⑦ 使用Checksum算法更新步骤⑥的ByteBuffer。进入⑧
⑧ 将更新的ByteBuffer写入磁盘文件，返回true
append间接调用了padLog函数，其源码如下
说明：padLog其主要作用是当文件大小不满64MB时，向文件填充0以达到64MB大小。
2. getLogFiles函数
说明：该函数的作用是找出刚刚小于或者等于snapshot的所有log文件。其步骤大致如下。
① 对所有log文件按照zxid进行升序排序，进入②
② 遍历所有log文件并记录刚刚小于或等于给定snapshotZxid的log文件的logZxid，进入③
③ 再次遍历log文件，添加zxid大于等于步骤②中的logZxid的所有log文件，进入④
④ 转化后返回
getLogFiles函数调用了sortDataDir，其源码如下
说明：getLogFiles其用于排序log文件，可以选择根据zxid进行升序或降序。
getLogFiles函数间接调用了getZxidFromName，其源码如下：
说明：getZxidFromName主要用作从文件名中解析zxid，并且需要从指定的前缀开始。
3. getLastLoggedZxid函数
说明：该函数主要用于获取记录在log中的最后一个zxid。其步骤大致如下
① 获取已排好序的所有log文件，并从最后一个文件中取出zxid作为候选的最大zxid，进入②
② 新生成FileTxnLog并读取步骤①中zxid之后的所有事务，进入③
③ 遍历所有事务并提取出相应的zxid，最后返回。
其中getLastLoggedZxid调用了read函数，其源码如下
说明：read函数会生成一个FileTxnIterator，其是TxnLog.TxnIterator的子类，之后在FileTxnIterator构造函数中会调用init函数，其源码如下
说明：init函数用于进行初始化操作，会根据zxid的不同进行不同的初始化操作，在init函数中会调用goToNextLog函数，其源码如下
说明：goToNextLog表示选取下一个log文件，在init函数中还调用了next函数，其源码如下
说明：next表示将迭代器移动至下一个事务，方便读取，next函数的步骤如下。
① 读取事务的crcValue值，用于后续的验证，进入②
② 读取事务，使用CRC32进行更新并与①中的结果进行比对，若不相同，则抛出异常，否则，进入③
③ 将事务进行反序列化并保存至相应的属性中（如事务头和事务体），会确定具体的事务操作类型。
④ 在读取过程抛出异常时，会首先关闭流，然后再尝试调用next函数（即进入下一个事务进行读取）。
4. commit函数
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public synchronized void commit() throws IOException {
if (logStream != null) {
// 强制刷到磁盘
logStream.flush();
}
for (FileOutputStream log : streamsToFlush) { // 遍历流
// 强制刷到磁盘
log.flush();
if (forceSync) { // 是否强制同步
long startSyncNS = System.nanoTime();
log.getChannel().force(false);
// 计算流式的时间
long syncElapsedMS =
TimeUnit.NANOSECONDS.toMillis(System.nanoTime() - startSyncNS);
if (syncElapsedMS > fsyncWarningThresholdMS) { // 大于阈值时则会警告
LOG.warn("fsync-ing the write ahead log in "
+ Thread.currentThread().getName()
+ " took " + syncElapsedMS
+ "ms which will adversely effect operation latency. "
+ "See the ZooKeeper troubleshooting guide");
}
}
}
while (streamsToFlush.size() > 1) { // 移除流并关闭
streamsToFlush.removeFirst().close();
}
}
说明：该函数主要用于提交事务日志至磁盘，其大致步骤如下
① 若日志流logStream不为空，则强制刷新至磁盘，进入②
② 遍历需要刷新至磁盘的所有流streamsToFlush并进行刷新，进入③
③ 判断是否需要强制性同步，如是，则计算每个流的流式时间并在控制台给出警告，进入④
④ 移除所有流并关闭。
5. truncate函数
Java
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public boolean truncate(long zxid) throws IOException {
FileTxnIterator itr = null;
try {
// 获取迭代器
itr = new FileTxnIterator(this.logDir, zxid);
PositionInputStream input = itr.inputStream;
long pos = input.getPosition();
// now, truncate at the current position
// 从当前位置开始清空
RandomAccessFile raf = new RandomAccessFile(itr.logFile, "rw");
raf.setLength(pos);
raf.close();
while (itr.goToNextLog()) { // 存在下一个log文件
if (!itr.logFile.delete()) { // 删除
LOG.warn("Unable to truncate {}", itr.logFile);
}
}
} finally {
// 关闭迭代器
close(itr);
}
return true;
}
说明：该函数用于清空大于给定zxid的所有事务日志。
五、总结
对于持久化中的TxnLog和FileTxnLog的源码分析就已经完成了，本章节需重点记住：
●append函数实现日志追加，记录
●通过事务的crcValue验证，决定是否更新
●通过getLogFiles获取全部日志文件并排序
●通过getLastLoggedZxid找到最大的zxid，保证后续函数决定下一个日志文件id
●通过commit提交，真正生成日志文件
●通过trancate清空指定事务日志
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