Tachyon源码结构分析（四）

本文主要是介绍Tachyon源码结构分析（四），希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！

发布人：南京大学PASA大数据实验室

前言

在上一篇《Tachyon源码结构分析（三）》中，我们分析了Master模块的源码结构，本篇接着介绍Worker模块的源码结构分析。

版本选择
Tachyon目前最新发布的版本为0.6.1，最新的开发版本为0.7.0-SNAPSHOT。本篇我们仍然延续前几篇使用的0.6.0版本。
官方链接：Tachyon-0.6.0

Worker模块

Worker模块是负责数据存储和管理的模块，而Master模块负责元数据的存储和管理，二者协调工作完成数据管理任务。Worker节点以层次化的存储结构（HierarchyStorage）来管理数据，数据被分层存储在Worker节点的Memory、SSD和HDD中。通过Cache替换策略，常用的数据被保存在顶层存储结构（Memory）以加快存储访问，而底层用来存储最不常被访问的数据。同时，Worker向Client提供数据服务功能，Client端通过调用WorkerServiceHandler提供的远程调用方法来完成对Worker的调度；Client通过向Worker发送申请读取数据块请求来获取Worker节点的数据；Client通过心跳保持和Worker节点的联系，失去联系后用户空间会被Worker自动回收。
Worker模块目前由tachyon.worker包、tachyon.worker.allocation包、tachyon.worker.eviction包、tachyon.worker.hierarchy包、tachyon.worker.netty包和tachyon.worker.nio包组成。tachyon.worker包是其他几个包的父包，提供了Worker模块的通用的功能；tachyon.worker.allocation包实现了Worker节点的空间分配策略；tachyon.worker.eviction包实现了Worker节点的Cache替换策略；tachyon.worker.hierarchy包实现了Worker节点的层次存储结构；tachyon.worker.netty包以Netty框架实现了Worker节点的数据服务功能；tachyon.worker.nio以NIO方式实现了Worker节点的数据服务功能。下面我们从每个包具体分析Worker模块的实现。

tachyon.worker包
tachyon.worker包的主要功能包括向Client提供远程调用、参与与Master和Client的心跳通信、Checkpoint本地文件到底层文件系统以及提供Worker相关的通用功能。
- 远程调用
  Worker向Client提供远程调用的接口方便Client参与对Worker节点相关功能的调用，如访问Worker节点上的数据块、Checkpoint保存在Worker节点的文件、提升Worker节点上数据块的存储等级等。Worker提供的远程调用功能使得用户能够直接参与与数据存储的交互，TachyonFS很多对操作都是基于Worker提供的相关远程调用功能实现的。
- 心跳
  Worker通过心跳机制保持和Master以及Client的通信。Worker节点启动以后，向Master注册Worker节点的相关信息，之后通过定期的心跳通信保证数据的一致性。Worker节点还参与与Client的通信，Client向Worker发送心跳保持与Worker的联系，如果长时间未收到来自Client的心跳，Worker会收回分配给Client的相关用户空间。
- Checkpoint
  Worker节点开启了CheckpointThread线程定期Checkpoint文件。CheckpointThread线程从Master获取依赖关系的优先权列表，选择优先级较高的尚未Checkpoint的文件Checkpoint到底层文件系统，以降低Worker节点文件丢失带来的损失。
- 其他
  除了上述的功能，tachyon.worker包还定义了Worker节点上其他通用的操作，如BlockHandler用于处理数据块；BlocksLocker给数据块上锁；SpaceCounter管理空间分配等。此外还包含其他包会用到的一些信息，如DataServer定义了数据服务器的接口；NetworkType定义了数据服务的网络框架类型。TachyonWorker定义了Worker模块的入口函数，定义了main函数来启动Worker节点。

tachyon.worker.allocation包
tachyon.worker.allocation包是tachyon.worker的子包，实现了StorageTier上的空间分配策略。空间分配策略是在StorageTier上可用空间充足的情况下，收到requestSpace请求的时候根据空间分配策略分配指定的空间（一次只能分配同一个StorageDir下的空间）。tachyon.worker.allocation目前定义了三种空间分配策略，分别为AllocateMaxFree、AllocateRandom、AllocateRR。如果没有足够的可用空间就要考虑执行替换策略了，也就是tachyon.worker.eviction包的功能。
tachyon.worker.eviction包
tachyon.worker.eviction包是tachyon.worker的子包，实现了StorageTier上的替换策略。替换策略是在可用空间不是很充足的情况下，收到requestSpace请求的时候执行替换策略替换出部分的数据块存储到下一层StorageTier，执行成功以后就可以获得足够的可用空间。tachyon.worker.eviction包目前定义了两种替换策略，即EvictLRU和EvictPartialLRU。两种替换策略都是基于LRU的，区别主要在于EvictPartialLRU先筛选出具有最大可用空间且满足条件的StorageDir，然后不断使用LRU策略替换StorageDir中的数据块，而EvictLRU则每次从所有的StorageDir中使用LRU策略替换数据块，直到某个StorageDir满足条件为止。
tachyon.worker.hierarchy包
tachyon.worker.hierarchy包是tachyon.worker的子包，实现了Worker节点上层次化存储结构。层次化存储结构如下图，Worker节点上的数据以数据块为单位存储，数据块存储在StorageDir中，StorageDir被组织存储在StorageTier上。一般顶层为Memory存储层，存放被访问频率比较大的数据块。当Memory层或者SSD层空间不足的情况下，该层的数据块会被替换到下一层，下层的数据块被使用时也会提升到顶层。
tachyon.worker.netty包
tachyon.worker.netty包是tachyon.worker的子包，以Netty框架实现了Worker节点上的数据服务功能。当收到申请读取数据块的请求时，解码成BlockRequest，根据BlockRequest请求获取数据块的数据生成BlockResponse响应，编码以后反馈给申请者。
tachyon.worker.nio包
tachyon.worker.nio包是tachyon.worker的子包，和tachyon.worker.netty实现了同样的功能，即在Worker节点上提供数据服务。tachyon.worker.nio以Java.nio的功能实现了数据服务器，封装了数据传输的消息，通过监听信道的方式接收resquest消息，收到消息后读取数据生成response消息写入信道发送给申请者。