【Ceph】Ceph源码分析之Async模块

原文：https://blog.csdn.net/hawkerou/article/details/65449957

1、异步通信核心模块EventCenter+Epoll

概述

EventCenter是Async异步消息通信的核心模块，通过事件／回调模型向上提供异步消息通信，每个Async下的worker线程负责处理一个EventCenter的事件集合。EventCenter针对不同类型的事件使用不同的事件监听来处理事件回调。

详细设计

事件类型

目前EventCenter共支持4种类型的事件，每个worker线程在进入事件处理逻辑的时候，会分别对这4种事件类型的事件进行处理

  • file_events：fd类事件
  • time_events/event_map：定时器类事件
  • external_events/external_num_events：外部事件（时间为0的定时事件）
  • pollers：轮询类事件（目前是DPDk模块在使用）

事件操作

event_center对外提供创建/删除：fd、time、external 3种类型的事件，poller事件则需要EventCenter::Poller的派生类自行实现poll方法。下面介绍下4种事件的监听方式：

  • fd类事件

    支持dpdk、epoll、kqueue、select4种监听方式。以epoll为例子，则是封装的epoll_create/epoll_ctl/epoll_wait接口来向EventCenter提供监听操作接口。（定义在EventEpoll.cc/h）

  • time类事件

    通过定时器来监听

  • 外部事件

    外部事件实际上是定时时间为0的时间，也就是立马执行，设计这个事件的主要目的切换线程上下文，来避免死锁问题。

  • pollers
    派生类的poll轮询

事件的处理

每个worker的线程负责处理EventCenter的底层监听事件集合，因此对EventCenter事件的处理主要在每个worker的线程函数，每个事件的处理逻辑如下：

 

  •  
  • 处理fd类事件

 

通过底层epoll_wait取得可以处理的事件集合，然后再根据注册的读写事件分别调用对应的cb（不会主动将已经注册的事件去除掉，需要上层连接调用注销事件才能删除fd类事件）。

  • 处理time类事件
    检测时间是否到达，到达则调用对应cb
  • 处理external_events
    external_events类事件，不需要条件，只要有，就处理，重点在于：会清空外部事件。
  • 处理pollers
    调用每个poolers[i]->poll()方法来轮询

  •  

Pipe管道设计

fd类事件的监听方式，比如epoll，在使用epoll_wait的时候可能存在阻塞(timeout)会使线程睡眠，对于有些需要马上处理的消息，则线程无法及时处理，因此center就设计了一对Pipe管道，通过监听管道的写事件来唤醒睡眠的线程。管道的创建是在EventCenter初始化的时候

    EventCenter::init(...)
    .....
        notify_receive_fd = fds[0]; 
        notify_send_fd = fds[1];

在启动worker线程处理的时候，会在set_owner接口里面创建管道的读端监听事件。

   notify_handler = new C_handle_notify(this, cct); 
   int r = create_file_event(notify_receive_fd, EVENT_READABLE, notify_handler);

管道的写端则是在wakeup接口里面

   int n = write(notify_send_fd, &buf, sizeof(buf));
  •  

因此通过这种机制就可以唤醒线程

global_center设计

global_center是为了维护一个全局的EventCenter表，它通过单例模式来实现一个唯一的全局变量。具体实现是：在启动每个worker线程处理的时候，每个worker都会调用

EventCenter::set_owner
  •  

这个接口来设置owner属性和添加EventCenter给global_center表

事件回调的设计

EventCenter封装了事件的回调基类EventCallback/EventCallbackRef，对于上层使用者来说，注册的事件回调必须是这个基类的派生类，封装这个基类最主要的逻辑是调用do_request接口，因此每个事件回调核心实现都在其do_request里面去实现即可。

结束

EventCenter的设计模型还是比较简单，但是是Async模块实现异步通信的核心，下个章节来介绍Async中间通信模型。

涉及源码：${ceph}/src/msg/async/Event*

2、上层通信模型

在博文Ceph源码分析之Async模块：1、异步通信核心模块EventCenter+Epoll 里面介绍了Async实现异步通信的底层核心模块。这次打算从上层应用来看ceph的通信模型模型。

ceph通信模块的源代码定义在msg目录下，消息类型定义在message目录下面。

概述

ceph各个组件直接的通信以及和客户端直接的通信都依赖与ceph的通信模块，捋清楚通信模块对阅读源代码会有帮助。
先看一张简单的交互图
这里写图片描述

ceph通信模块的角色主要分为Messenger和Dispatcher两大角色

  • Messenger

    消息管理器，对上负责将消息转给Dispatcher和提供发送消息的接口：send_message，对下负责将应用发送的消息转发给Connection（封装的socket连接实例）

  • Dispatcher

    消息分法器，根据消息类型将消息分发给应用层的具体操作接口

其它涉及到的两个重要的角色

  • Message

    消息格式基类，可以根据需求派生出不同类型的消息，不同的消息类型定义在message目录下面，最大的不同就是msg_type（消息类型）

  • Connection

    连接实例，负责维护同客户端建立的socket连接以及ceph的协议栈操作接口（在Async中间层协议栈的时候会深入介绍），向上提供发送消息接口及转发底层消息给DispathcQueue或者消息管理器，向下发送和介绍消息。

模块设计

使用ceph通信模块来收发消息
* 发送消息

发消息比较简单，应用只需将消息内容按照需要的消息类型（定义在messaging/*或自定义）进行封装后调用Messenger的send_message即可。

  •  
  • 接收消息

Messenger是如何将消息转给应用的或者说是如何管理？Messenger设计了两个分发器管理成员：dispatchers和fast_dispatchers，用来处理不同类型的请求处理。应用层则按需求将不同的分发器注册给Messenger，进而Messenger接收到底层来的消息时，会将消息分发给已经注册的两个dispatchers。
设计fast_dispatchers的目的就是为了让有些消息能够省去底层的一层流程（比如跳过入队列），直接到达应用。Dispatcher类是一个基类，里面设计封装了应用同Messenger交互的接口（每个具体的Dispatcher派生类自行去实现更具体的消息处理，一般都是再根据消息类型来分开处理消息）。Dispatcher并不是所有的接口封装都是为了转发消息，它更深层次的含义是提供一个应用层和底层的通信接口，而这个接口的桥梁是Messenger消息管理器。
当底层有消息到来时，Messenger会将消息转给dispatcher对于的ms_*系列的接口，最常用的是ms_dispatch接口，因此你可以看到像monitor，osd这些应用的核心消息处理都在ms_dispatch接口里面实现。

Dispatcher的使用

  • 最简单的方式就是应用本身作为Dispatcher的派生类，如此，Messenger便是直接通过应用关联，比如Monitor、osd、mgr都是应用组件本身作为Dispatcher的派生类。

  • 申请一个Dispatcher的派生类实例，做为应用的模块注册给Messenger，比如RadosClient里面会注册各个Client给Messenger，而这些Client都是Dispatcher的派生类。

消息类型

ceph的消息基类是：Message，Message里面设计了一个type成员，用来区分不同的消息类型，不同的消息模块可以通过type来构造，而这些type定义在Message.h中

技巧：比如你想要看某个消息是谁发的，那么你只需要去查看这个消息类型对应的消息模块有哪些，然后再查到谁在使用这个消息模块来封装消息，进而就可以找到发送这个消息的地方。

例子

以ceph-mon为例子，Monitor类继承自Dispatcher

class Monitor : public Dispatcher,
实现它的ms_dispatcher方法，这个方法里面实现了mon的消息处理
注册给Messenger，add_dispatcher_tail方法就是将当前应用添加到dispatcher列表中

messenger->add_dispatcher_tail(this);
  •  

Messenger收到消息转给dipatcher

  void ms_deliver_dispatch(Message *m) {
     m->set_dispatch_stamp(ceph_clock_now());
     for (list<Dispatcher*>::iterator p = dispatchers.begin();
          p != dispatchers.end();
          ++p) {
       if ((*p)->ms_dispatch(m))
         return;
     }
     lsubdout(cct, ms, 0) << "ms_deliver_dispatch: unhandled message " << m << " " << *m << " from "
                          << m->get_source_inst() << dendl;
     assert(!cct->_conf->ms_die_on_unhandled_msg);
     m->put();
   }

ceph monitor处理消息

  bool ms_dispatch(Message *m) override {
    lock.Lock();
    _ms_dispatch(m);
    lock.Unlock();
    return true;
  }

 

posted on 2022-10-04 01:24  bdy  阅读(115)  评论(0)  编辑  收藏  举报

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