RocketMQ存储篇二：相关概念介绍（MappedFile)

这篇文章介绍在RocketMQ存储中使用到的一些概念，包括和零拷贝相关的MappedFile

看下MappedFile的类图结构，DefaultMappedFile实现了MappedFile接口，同时继承了ReferenceResource类，这个类中实现了统计mappedFile的引用次数及释放等操作
DefaultMappedFile是一个封装好的内存块，可以让开发者对内存操作。

MMAP机制

mmap机制通过将磁盘缓冲映射到用户进程缓冲区，从而避免了一次CPU拷贝，显著提高了io效率
参考

• https://zhuanlan.zhihu.com/p/377237946

@DefaultMappedFile#init()

this.fileChannel = new RandomAccessFile(this.file, "rw").getChannel();
this.mappedByteBuffer = this.fileChannel.map(MapMode.READ_WRITE, 0, fileSize);
TOTAL_MAPPED_VIRTUAL_MEMORY.addAndGet(fileSize);
TOTAL_MAPPED_FILES.incrementAndGet();

mappedFile如何分配的？
Broker启动的时候，会启动DefaultMessageStore和AllocateMappedFileService，其中后者是一个线程类，在while循环中执行mmapOperation()

    public void run() {
        log.info(this.getServiceName() + " service started");
 
        while (!this.isStopped() && this.mmapOperation()) {
 
        }
        log.info(this.getServiceName() + " service end");
    }

mmapOperation()会从阻塞队列requestQueue中取出请求，然后创建mmapedFile，流程如下：

1. 从优先队列中获requestQueue中获取文件创建请求对象
2. 从ConcurrentMap requestTable中获取文件创建请求对象
3. 如果两个对象不一致则中断
4. 初始化MappedFile
   1. 如果开启了堆外内存并且异步刷盘模式，并且当前broker为master，则使用带transientPool模式创建mappedFile
   2. 否则使用mappedFile = new DefaultMappedFile(req.getFilePath(), req.getFileSize());创建
5. 预热MappedFile
   是否预热由isWarmMapedFileEnable配置决定，默认为false

那么：优先队列和map中的请求是什么时候放进去的呢？

if (null == mappedFile || mappedFile.isFull()) {
	// 获取到最后一个mappedFile
	mappedFile = this.mappedFileQueue.getLastMappedFile(0); // Mark: NewFile may be cause noise
}

@MappedFileQueue#getLastMappedFile(0)流程

    public MappedFile getLastMappedFile(final long startOffset, boolean needCreate) {
        long createOffset = -1;
        MappedFile mappedFileLast = getLastMappedFile();
 
        if (mappedFileLast == null) {
			// 根据startOffset获取mappedfile时，由于startOffset不一定是在mappedFile的起始位置，必须减去偏移量
            createOffset = startOffset - (startOffset % this.mappedFileSize);
        }
 
        if (mappedFileLast != null && mappedFileLast.isFull()) {
			// 如果mappedFile满了，就创建新的mappedFiel
			// isFull是根据这个mappedFile的writePositon指针判断的，如果等于文件大小说明满了
            createOffset = mappedFileLast.getFileFromOffset() + this.mappedFileSize;
        }
 
        if (createOffset != -1 && needCreate) {
            return tryCreateMappedFile(createOffset);
        }
 
        return mappedFileLast;
    }
 

@MappedFileQueue@tryCreateMappedFile
创建mappedFile时，会传入两个offset，分别是当前映射文件的offset以及下一个映射文件的offset

1. 如果allocateMappedFileService线程类不为空，将两个映射文件请求路径提交给线程类处理，否则直接创建一个mappedFile
2. 如果是创建的第一个mappedFile，就标记firstCreateInQueue
3. 将mappedFile放入MappedFiles中

最终会来到创建mappedfile的逻辑

        if (this.allocateMappedFileService != null) {
            mappedFile = this.allocateMappedFileService.putRequestAndReturnMappedFile(nextFilePath,
                    nextNextFilePath, this.mappedFileSize);
        } else {
            try {
                mappedFile = new DefaultMappedFile(nextFilePath, this.mappedFileSize);
            } catch (IOException e) {
                log.error("create mappedFile exception", e);
            }
        }

@AllocateMappedFileService#putRequestAndReturnMappedFile()
这个方法的逻辑如下：

1. 默认提交两个请求，如果开启了堆外内存需要重新计算canSubmitRequest
2. 先根据nextFilePath创建AllocateRequest
3. 再实例化第二个AllocateRequest
4. 等待5s创建完成，返回mappedFile
5. 这个过程中，只有nextFilePath需要等待5s，第二个allocateRequest会有后台线程（mmapOperation）循环获取并创建

看完了这个过程，为什么RocketMQ store需要同时创建两个MappedFile呢？
提前创建好mappedFile，等到数据需要用到时直接获取，不必阻塞store的线程