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hbase源码系列(十一)Put、Delete在服务端是如何处理?

简介: 在讲完之后HFile和HLog之后,今天我想分享是Put在Region Server经历些了什么?

在讲完之后HFile和HLog之后,今天我想分享是Put在Region Server经历些了什么?相信前面看了《HTable探秘》的朋友都会有印象,没看过的建议回去先看看,Put是通过MultiServerCallable来提交的多个Put,好,我们就先去这个类吧,在call方法里面,我们找到了这句。

responseProto = getStub().multi(controller, requestProto);

它调用了Region Server的multi方法。好,我们立即杀到HRegionServer去,搜索找到multi这个方法。

public MultiResponse multi(final RpcController rpcc, final MultiRequest request)
  throws ServiceException {
    // RpcController是属于后门的,这样返回的数据就不用序列化了
    PayloadCarryingRpcController controller = (PayloadCarryingRpcController)rpcc;
    CellScanner cellScanner = controller != null? controller.cellScanner(): null;
    if (controller != null) controller.setCellScanner(null);
    List<CellScannable> cellsToReturn = null;
     MultiResponse.Builder responseBuilder = MultiResponse.newBuilder();
     //取出来所有的Action
     for (RegionAction regionAction : request.getRegionActionList()) {
       this.requestCount.add(regionAction.getActionCount());
       RegionActionResult.Builder regionActionResultBuilder = RegionActionResult.newBuilder();
       HRegion region;
       try {
         //获取对应的HRegion
         region = getRegion(regionAction.getRegion());
       } catch (IOException e) {
         responseBuilder.addRegionActionResult(regionActionResultBuilder.build());
         continue;  // 报告这个action有错
       }

       if (regionAction.hasAtomic() && regionAction.getAtomic()) {
         try {
          //如果是原子操作,就走原子操作的通道
           mutateRows(region, regionAction.getActionList(), cellScanner);
         } catch (IOException e) {
           regionActionResultBuilder.setException(ResponseConverter.buildException(e));
         }
       } else {
         // 非原子性提交,把错误内部处理了
         cellsToReturn = doNonAtomicRegionMutation(region, regionAction, cellScanner,
             regionActionResultBuilder, cellsToReturn);
       }
       responseBuilder.addRegionActionResult(regionActionResultBuilder.build());
     }
     // 如果需要返回数据的话,就new一个createCellScanner扔回去
     if (cellsToReturn != null && !cellsToReturn.isEmpty() && controller != null) {
       controller.setCellScanner(CellUtil.createCellScanner(cellsToReturn));
     }
     return responseBuilder.build();
   }
这个方法里面还包括了PayloadCarryingRpcController和CellScanner可以看得出来它不只是被Put来用的,但是这些我们不管我们只看Put如何处理就行了。

1、取出来所有的action(Put),这里主要是put,因为我们调用客户端就是这么调用的,其实别的类型也可以支持,获取他们对应的region。

2、根据action的原子性来判断走哪个方法,原子性操作走mutateRows,非原子性操作走doNonAtomicRegionMutation方法,我查了一下这个Atomic到底是怎么回事,我搜索了一下代码,发现在调用HTable的mutateRow方法的时候,它设置了Atomic为true,这个是应该是支持一行数据的原子性的,有这个需求的童鞋可以尝试用这个方法,也是可以提交多个,包括Put、Delete操作。

regionMutationBuilder.setAtomic(true);
getStub().multi(null, request);

我们先看doNonAtomicRegionMutation,这是我们常用的方式。

List<ClientProtos.Action> mutations = null;
     for (ClientProtos.Action action: actions.getActionList()) {
       ClientProtos.ResultOrException.Builder resultOrExceptionBuilder = null;
       try {
         Result r = null;
         if (action.hasGet()) {
           Get get = ProtobufUtil.toGet(action.getGet());
           r = region.get(get);
         } else if (action.hasMutation()) {
           MutationType type = action.getMutation().getMutateType();
           if (type != MutationType.PUT && type != MutationType.DELETE && mutations != null &&
               !mutations.isEmpty()) {
             // 如果这个操作不是Put或者Delete的话,就一下子把前面的活都先干了?
             doBatchOp(builder, region, mutations, cellScanner);
             mutations.clear();
           }
           switch (type) {
           case APPEND:
             r = append(region, action.getMutation(), cellScanner);
             break;
           case INCREMENT:
             r = increment(region, action.getMutation(), cellScanner);
             break;
           case PUT:
           case DELETE:
             // 前面的那些,我们都用得少,或者是不用,不用管它们,看这里就行
             if (mutations == null) {
               mutations = new ArrayList<ClientProtos.Action>(actions.getActionCount());
            }
             mutations.add(action);
             break;
           default:
             throw new DoNotRetryIOException("Unsupported mutate type: " + type.name());
          }
        } else {
           throw new HBaseIOException("Unexpected Action type");
        }
        if (r != null) {
          ClientProtos.Result pbResult = null;
          if (isClientCellBlockSupport()) {
             pbResult = ProtobufUtil.toResultNoData(r);
             //  
             if (cellsToReturn == null) cellsToReturn = new ArrayList<CellScannable>();
             cellsToReturn.add(r);
          } else {
            pbResult = ProtobufUtil.toResult(r);
          }
          //把result编译成Protobuf码,返回
          resultOrExceptionBuilder =
            ClientProtos.ResultOrException.newBuilder().setResult(pbResult);
        }
      } catch (IOException ie) {
        resultOrExceptionBuilder = ResultOrException.newBuilder().
          setException(ResponseConverter.buildException(ie));
      }
      if (resultOrExceptionBuilder != null) {
        // Propagate index.
        resultOrExceptionBuilder.setIndex(action.getIndex());
        builder.addResultOrException(resultOrExceptionBuilder.build());
      }
    }
    //进行批量操作 
    if (mutations != null && !mutations.isEmpty()) {
      doBatchOp(builder, region, mutations, cellScanner);
    }
    return cellsToReturn;

这里面代码很多,也适配了很多种类型,是个大而全的方法,但是我们这里用到的只是把Put、Delete等的类型转换添加到mutations的列表里,然后走下面这个批量操作。

此外get的批量操作也是走的这个方法,里面它走的是HRegion.get的方法返回一个Result。

doBatchOp(builder, region, mutations, cellScanner);
doBatchOp里面的代码我就不贴了,老帖代码就没意思了。

1、还是得把Put、Delete给转换类型,这里的批量操作只支持全是Delete或者全是Put。

2、用HRegion.batchMutate方法来执行操作,返回OperationStatus数组,记录每个action的状态,是成功,还是失败,或者是别的状态。

在batchMutate里面首先就是检查是否是只读状态,然后检查是否是Meta Region的,是不执行MemStore检查了,因为MemStore的堆内存超过了阻塞队列的MemStore大小,就会报错误,太恶劣了。。。没catch的哦。

long addedSize = doMiniBatchMutation(batchOp, isReplay);
//MemStore的大小到了阀值,就要flush到文件了
if (isFlushSize(newSize)) {
   requestFlush();
}

doMiniBatchMutation就是我们的终极boss了,是个很长很臭的类,贴代码都不能一下子全贴。

1、实例化几个重要的类,后面具体会用到

//日志,isInReplay是否支持重做,这里是false
WALEdit walEdit = new WALEdit(isInReplay);
//控制多版本的MemStore flush的结果,每次flush的w都是一样的,就好像同一批号的食品
MultiVersionConsistencyControl.WriteEntry w = null;
long txid = 0;
//日志同步是否成功
boolean walSyncSuccessful = false;
boolean locked = false;

2、检查Put和Delete里面的列族是否和Region持有的列族的定义相同,有时候我们在Delete的时候是不填列族的,这里它给这个缺的列族来一个KeyValue.Type.DeleteFamily,删除列族的类型。

3、给Row加锁,先计算hash值做key,如果该key没上过锁,就上一把锁,然后计算出来要写的action有多少个,记录到numReadyToWrite。

4、更新时间戳,把该action里面的所有的kv的时间戳更新为最新的时间戳,它这里也会把之前的没运行的也一起更新。

5、给该region加锁,这个时间点之后,就不允许读了,等待时间需要根据numReadyToWrite的数量来计算。

//加锁,现在要上锁了,这段时间内不允许读
lock(this.updatesLock.readLock(), numReadyToWrite);
locked = true;

//等待时间
final long waitTime = Math.min(maxBusyWaitDuration,
        busyWaitDuration * Math.min(numReadyToWrite, maxBusyWaitMultiplier));
      if (!lock.tryLock(waitTime, TimeUnit.MILLISECONDS)) {
        throw new RegionTooBusyException(
          "failed to get a lock in " + waitTime + "ms");
}

6、上锁之后,下面就是重头戏了,也就是Put、Delete等的重点。给这些写入memstore的数据创建一个批次号。

//为这次添加进MemStore的数据添加一个批次号
w = mvcc.beginMemstoreInsert();

//这是批次号的计算方式,nextWriteNumber就等于memstore的写的次数+1
public WriteEntry beginMemstoreInsert() {
    synchronized (writeQueue) {
      long nextWriteNumber = ++memstoreWrite;
      WriteEntry e = new WriteEntry(nextWriteNumber);
      writeQueue.add(e);
      return e;
    }
}

7、把kv们写入到memstore当中,然后计算出来一个添加数据之后的新的MemStore的大小addedSize。

//把kv们写入memstore
long addedSize = 0;
for (int i = firstIndex; i < lastIndexExclusive; i++) {
    if (batchOp.retCodeDetails[i].getOperationStatusCode() != OperationStatusCode.NOT_RUN) {
        continue;
    }
    addedSize += applyFamilyMapToMemstore(familyMaps[i], w);
}

这个添加到MemStore里面也没啥神秘的,因为MemStore里面有两个kv的集合,它只是把kv添加到集合里面去,看下面的代码就知道了。

private long applyFamilyMapToMemstore(Map<byte[], List<Cell>> familyMap,
    MultiVersionConsistencyControl.WriteEntry localizedWriteEntry) {
    long size = 0;try {for (Map.Entry<byte[], List<Cell>> e : familyMap.entrySet()) {
        byte[] family = e.getKey();
        List<Cell> cells = e.getValue();
        //把kv添加到memstore当中
        Store store = getStore(family);
        for (Cell cell: cells) {
          KeyValue kv = KeyValueUtil.ensureKeyValue(cell);
          kv.setMvccVersion(localizedWriteEntry.getWriteNumber());
          size += store.add(kv);
        }
      }
    } 
return size;
   }

注意这一句话kv.setMvccVersion(localizedWriteEntry.getWriteNumber());  后面会用到的。

8、把kv添加到日志当中,标志状态为成功,如果是用户设置了不写入日志的,它就不写入日志了。

Durability durability = Durability.USE_DEFAULT;
      for (int i = firstIndex; i < lastIndexExclusive; i++) {
        // 跳过状态不对的
        if (batchOp.retCodeDetails[i].getOperationStatusCode()
            != OperationStatusCode.NOT_RUN) {
          continue;
        }
        //标志状态为成功
        batchOp.retCodeDetails[i] = OperationStatus.SUCCESS;

        Mutation m = batchOp.operations[i];
        //获取自定义的日志同步方式
        Durability tmpDur = getEffectiveDurability(m.getDurability());
        if (tmpDur.ordinal() > durability.ordinal()) {
          durability = tmpDur;
        }
        if (tmpDur == Durability.SKIP_WAL) {
          //记录日志的kv的大小,但是不写入到日志当中
          recordMutationWithoutWal(m.getFamilyCellMap());
          continue;
        }
        //把列族里面的kv全部添加到walEdit当中
        addFamilyMapToWALEdit(familyMaps[i], walEdit);
      }

9、先异步添加日志,这里为什么是异步的,因为之前给上锁了,暂时不能读了,如果这里调用的是同步的方法,后果自己想象下。

Mutation mutation = batchOp.operations[firstIndex];
if (walEdit.size() > 0) {
   //异步添加日志
   txid = this.log.appendNoSync(this.getRegionInfo(), this.htableDescriptor.getTableName(),
           walEdit, mutation.getClusterIds(), now, this.htableDescriptor);
}

10、释放之前创建的锁。

//释放相关的锁
if (locked) {
    this.updatesLock.readLock().unlock();
    locked = false;
}
releaseRowLocks(acquiredRowLocks);

11、同步日志。

if (walEdit.size() > 0) {
    syncOrDefer(txid, durability);
}
walSyncSuccessful = true;

12、结束该批次的操作。

if (w != null) {
   mvcc.completeMemstoreInsert(w);
   w = null;
}

到这里其实就是结束了。但是如果添加到了MemStore里面了,但是日志没有同步成功呢?

finally {
  if (!walSyncSuccessful) {
     //如果日志没有成功,
     rollbackMemstore(batchOp, familyMaps, firstIndex, lastIndexExclusive);
  }
  ......  
}

一路跟踪代码下去,跟踪到代码在MemStore的rollback方法里面。

KeyValue found = this.snapshot.get(kv);
if (found != null && found.getMvccVersion() == kv.getMvccVersion()) {
  this.snapshot.remove(kv);
}
// 比较一下mvcc,相同就删除.
found = this.kvset.get(kv);
if (found != null && found.getMvccVersion() == kv.getMvccVersion()) {
   removeFromKVSet(kv);
   long s = heapSizeChange(kv, true);
   this.size.addAndGet(-s);
}

比较了MvccVersion,发现是同一批次的,就干掉了。

过程写得比较凌乱了,把之前的总结一下吧:

1、做准备工作,实例化变量

2、检查Put和Delete里面的列族是否和Region持有的列族的定义相同。

3、给Row加锁,先计算hash值做key,如果该key没上过锁,就上一把锁,然后计算出来要写的action有多少个,记录到numReadyToWrite。

4、更新时间戳,把该action里面的所有的kv的时间戳更新为最新的时间戳,它这里也会把之前的没运行的也一起更新。

5、给该region加锁,这个时间点之后,就不允许读了,等待时间需要根据numReadyToWrite的数量来计算。

6、上锁之后,下面就是重头戏了,也就是Put、Delete等的重点。给这些写入memstore的数据创建一个批次号。

7、把kv们写入到memstore当中,然后计算出来一个添加数据之后的新的MemStore的大小addedSize。

8、把kv添加到日志当中,标志状态为成功,如果是用户设置了不写入日志的,它就不写入日志了。

9、先异步添加日志。

10、释放之前创建的锁。

11、同步日志。

12、结束该批次的操作。

Final、同步日志没成功的,最后根据批次回滚MemStore中的操作。

上面的过程适用于Put和Delete的批量操作,但是这里总感觉很好奇,就这样结束了,Put和Delete操作就没区别吗,那它怎么删除数据的?

返回在第4步更新时间戳的时候,发现了一些猫腻,Delete的情况执行了prepareDeleteTimestamps方法,看看吧。

void prepareDeleteTimestamps(Map<byte[], List<Cell>> familyMap, byte[] byteNow)
      throws IOException {
    for (Map.Entry<byte[], List<Cell>> e : familyMap.entrySet()) {
      byte[] family = e.getKey();
      List<Cell> cells = e.getValue();
      //列和count的映射
      Map<byte[], Integer> kvCount = new TreeMap<byte[], Integer>(Bytes.BYTES_COMPARATOR);

      for (Cell cell: cells) {
        KeyValue kv = KeyValueUtil.ensureKeyValue(cell);
        // 如果是时间戳是最新的话就执行下面这些操作
        if (kv.isLatestTimestamp() && kv.isDeleteType()) {
          //new一个Get从Store里面去搜索
         } else {
          kv.updateLatestStamp(byteNow);
        }
      }
    }
  }

看来一下代码,这里是上来先判断是否是最新的时间戳,我就回去看来一下Delete的构造函数,尼玛。。。

public Delete(byte [] row) {
    this(row, HConstants.LATEST_TIMESTAMP);
}

public Delete(byte [] row, long timestamp) {
    this(row, 0, row.length, timestamp);
}

只传了rowkey进去的,它就是最新的。。然后看了一下注释,凡是在这个时间点之前的所有版本的所有列,我们都要删除。

好吧,我们很无奈的宣布,我们只能走kv.isLatestTimestamp() && kv.isDeleteType(),下面是没放出来的代码。

byte[] qual = kv.getQualifier();
          if (qual == null) qual = HConstants.EMPTY_BYTE_ARRAY;
          //想到相同列的每次+1
          Integer count = kvCount.get(qual);
          if (count == null) {
            kvCount.put(qual, 1);
          } else {
            kvCount.put(qual, count + 1);
          }
          //更新之后把最新的count数量
          count = kvCount.get(qual);

          Get get = new Get(kv.getRow());
          get.setMaxVersions(count);
          get.addColumn(family, qual);
          //从store当中取出相应的result来
          List<Cell> result = get(get, false);

          if (result.size() < count) {
            // Nothing to delete 数量不够。。 更新最新的时间戳为现在的时间
            kv.updateLatestStamp(byteNow);
            continue;
          }
          //数量超过了也不行
          if (result.size() > count) {
            throw new RuntimeException("Unexpected size: " + result.size());
          }
          //取最后一个的时间戳
          KeyValue getkv = KeyValueUtil.ensureKeyValue(result.get(count - 1));
          //更新kv的时间戳为getkv的时间戳
          Bytes.putBytes(kv.getBuffer(), kv.getTimestampOffset(),
              getkv.getBuffer(), getkv.getTimestampOffset(), Bytes.SIZEOF_LONG);

这里又干了一个Get操作,把列族的多个版本的内容取出来,如果数量不符合预期也会有问题,但是这后面操作的中心思想就是:

(a)按照预期来说,取出来的少了,就设置删除的时间戳为现在;

(b)取出来的多了,就报错;

(c)刚好的,就把Delete的时间戳设置为最大的那个的时间戳,但即便是这样也没有删除数据。

回到这里我又想起来,只有在Compaction之后,hbase的文件才会变小,难道是在那个时候删除的?那在删除之前,我们进行Get或者Scan操作的时候,会不会读到这些没有被删除的数据呢?

好,让我们拭目以待。

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