bluefs

BlueFS is a super-simple “file system”

  • all metadata loaded in RAM on start/mount
  • no need to store block free list
  • coarse allocation unit (1 MB blocks)
  • all metadata lives in written to a journal
  • journal rewritten/compacted when it gets large

metadata

bluefs的元数据主要有superblock、dir、fnode。
其中superblock是固定位置的,放在BDEV::DB设备的头部。
superblock 中除了记录一些必要的标示外,最重要的就是journal文件的fnode,这个fnode比较特别,它的inode是1。
journal文件不仅实现了bluefs的事务,同时其本身也是bluefs元数据的载体。

how to

journal一般是循环使用的顺序写文件,元数据如何存在journal中呢? 原来bluefs的元数据平时全部存到内存中,重启的时候通过replay,遍历journal文件然后重建出bluefs的元数据。

这个文件是循环使用的,journal每次做checkpoint的时候会持久化下当前的dirmap和filemap,这样下次重启后replay可以不必管之前的那些journal了。bluefs mount的时候最重要的事件就是执行replay,构建dirmap和filemap,以及通过filemap得到空间管理的元数据。

checkpoint

既然是循环使用,顺序写,并且还要重启replay,那肯定要checkpoint来提到replay的效率。
这里元数据有一个特殊处理,在做checkpoint的时候,会重写下所有元数据,就有就不用依赖以前的journal了。实现参考BlueFS::_compact_log_dump_metadata函数。

  • 注意journal fnode里面的size并不是journal 的实际大小,而是当前写入位置。get_allocated返回的才是journal file的真正size。

checkpoint是通过compact log来实现的。如果启动compact会释放以前的journal空间,重新分配空间。这里对于log_seq的处理有点别扭,新设备上的journal第一条seq是1,然后又jump到当前使用的seq(因此我们在replay的时候会看到第一条journal entry的log seq必须为1)。

为什么不在super block中直接记录当前的seq呢?

这两种方式都可以实现。

为什么bluefs的log的切换,使用sync_metadata触发? 而不是写到多少数据自动触发?

这样实现意味着将bluefs的元数据作为rocksdb目录的元数据看待,这样也是合理的。

切换的时候故障了怎么处理?

有些操作顺序需要保证,比如必须log fnode持久化成功之后,才能释放之前的journal空间。其实这种顺序本身也是wal。fnode记录了空间分配操作,只有记录持久化成功了,才能去真正实施修改。否则中间挂了就完了。

空间管理

由于bluefs是在裸盘之上的,因而必须自己管理空间。
bluefs没有使用freelist来管理空间,空间的使用情况记录在每个文件的fnode中。

bluefs默认使用bitmap allocator,最小分配空间是1MB。由于bluefs默认可支持多个设备,因而分配后的extent需要记录其空间来自哪个设备,bluefs_extent_t记录了这个信息。

rocksdb结合

在RocksDbStore中做了一些调整,比如wal路径,option.env等。 BlueRocksEnv是通过目录来区分BDEV的使用的。

如果想单独跑rocksdb + bluefs怎么搞呢?

Copy bluestoredirectory and several dependent source files from Cephsource code, and compiled BlueFSas a standalone library libbluefs.a.
Replace db_benchtest tool’s default POSIX environment with BlueRocksEnv

bluefs的价值

这个有待测试验证了,从性能角度来说个人觉得效果有限,原因有2点:
一是因为rocksdb本身用到的文件并不多,bluefs在这种情况下不见得比xfs等优化多少。
二是在ssd上,rocksdb本身加上dio支持后性能也优化了一些。

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