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memcached源码分析-----item过期失效处理以及LRU爬虫

时间:2016-01-19 23:36:01      阅读:266      评论:0      收藏:0      [点我收藏+]

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memcached源码分析-----item过期失效处理以及LRU爬虫,memcached-----item

 



        转载请注明出处:http://blog.csdn.net/luotuo44/article/details/42963793



        温馨提示:本文用到了一些可以在启动memcached设置的全局变量。关于这些全局变量的含义可以参考《memcached启动参数详解》。对于这些全局变量,处理方式就像《如何阅读memcached源代码》所说的那样直接取其默认值。

 


过期失效处理:

        一个item在两种情况下会过期失效:1.item的exptime时间戳到了。2.用户使用flush_all命令将全部item变成过期失效的。读者可能会说touch命令也可以使得一个item过期失效,其实这也属于前面说的第一种情况。


超时失效:

        对于第一种过期失效,memcached的使用懒惰处理:不主动检测一个item是否过期失效。当worker线程访问这个item时,才检测这个item的exptime时间戳是否到了。比较简单,这里就先不贴代码,后面会贴。


flush_all命令:

        第二种过期失效是用户flush_all命令设置的。flush_all会将所有item都变成过期失效。所有item是指哪些item?因为多个客 户端会不断地往memcached插入item,所以必须要明白所有item是指哪些。是以worker线程接收到这个命令那一刻为界?还是以删除那一刻 为界?

        当worker线程接收到flush_all命令后,会用全局变量settings的oldest_live成员存储接收到这个命令那一刻的时间(准 确地说,是worker线程解析得知这是一个flush_all命令那一刻再减一),代码为settings.oldest_live =current_time - 1;然后调用item_flush_expired函数锁上cache_lock,然后调用do_item_flush_expired函数完成工作。

void do_item_flush_expired(void) {
    int i;
    item *iter, *next;
    if (settings.oldest_live == 0)
        return;
    for (i = 0; i < LARGEST_ID; i++) {
        for (iter = heads[i]; iter != NULL; iter = next) {
            if (iter->time != 0 && iter->time >= settings.oldest_live) {
                next = iter->next;
                if ((iter->it_flags & ITEM_SLABBED) == 0) {
                    do_item_unlink_nolock(iter, hash(ITEM_key(iter), iter->nkey));
                }
            } else {
                /* We‘ve hit the first old item. Continue to the next queue. */
                break;
            }
        }
    }
}


        do_item_flush_expired函数内部会变量所有LRU队列,检测每一个item的time成员。检测time成员是合理的。如果 time成员小于settings.oldest_live就说明该item在worker线程接收到flush_all命令的时候就已经存在了 (time成员表示该item的最后一次访问时间)。那么就该删除这个item。

        这样看来memcached是以worker线程接收到flush_all命令那一刻为界的。等等等等,看清楚一点!!在do_item_flush_expired函数里面,不是当item的time成员小于settings.oldest_live时删除这个item,而是大于的时候才删除。从time成员变量的意义来说,大于代表什么啊?有大于的吗?奇怪!@#@&¥


        实际上memcached是以删除那一刻为界的。那settings.oldest_live为什么要存储worker线程接收到flush_all 命令的时间戳?为什么又要判断iter->time是否大于settings.oldest_live呢?

        按照一般的做法,在do_item_flush_expired函数中直接把哈希表和LRU上的所有item统统删除即可。这样确实是可以达到目标。 但在本worker线程处理期间,其他worker线程完全不能工作(因为do_item_flush_expired的调用者已经锁上了 cache_lock)。而LRU队列里面可能有大量的数据,这个过期处理过程可能会很长。其他worker线程完全不能工作是难于接受的。

        memcached的作者肯定也意识到这个问题,所以他就写了一个奇怪的do_item_flush_expired函数,用来加速。 do_item_flush_expired只会删除少量特殊的item。如何特殊法,在后面代码注释中会解释。对于其他大量的 item,memcached采用懒惰方式处理。只有当worker线程试图访问该item,才检测item是否已经被设置为过期的了。事实上,无需对 item进行任何设置就能检测该item是否为过期的,通过settings.oldest_live变量即可。这种懒惰和前面第一种item过期失效的 处理是一样的。


        现在再看一下do_item_flush_expired函数,看一下特殊的item。

void do_item_flush_expired(void) {
    int i;
    item *iter, *next;
    if (settings.oldest_live == 0)
        return;
    for (i = 0; i < LARGEST_ID; i++) {
        for (iter = heads[i]; iter != NULL; iter = next) {
			//iter->time == 0的是lru爬虫item,直接忽略
			//一般情况下iter->time是小于settings.oldest_live的。但在这种情况下
			//就有可能出现iter->time >= settings.oldest_live :  worker1接收到
			//flush_all命令,并给settings.oldest_live赋值为current_time-1。
			//worker1线程还没来得及调用item_flush_expired函数,就被worker2
			//抢占了cpu,然后worker2往lru队列插入了一个item。这个item的time
			//成员就会满足iter->time >= settings.oldest_live
            if (iter->time != 0 && iter->time >= settings.oldest_live) {
                next = iter->next;
                if ((iter->it_flags & ITEM_SLABBED) == 0) {
					//虽然调用的是nolock,但本函数的调用者item_flush_expired
					//已经锁上了cache_lock,才调用本函数的
                    do_item_unlink_nolock(iter, hash(ITEM_key(iter), iter->nkey));
                }
            } else {
            	//因为lru队列里面的item是根据time降序排序的,所以当存在一个item的time成员
            	//小于settings.oldest_live,剩下的item都不需要再比较了
                break;
            }
        }
    }
}


懒惰删除:

        现在来看一下item的懒惰删除。注意代码中的注释。

item *do_item_get(const char *key, const size_t nkey, const uint32_t hv) {
    item *it = assoc_find(key, nkey, hv);
   	...

    if (it != NULL) {
		//settings.oldest_live初始化值为0
		//检测用户是否使用过flush_all命令,删除所有item。
		//it->time <= settings.oldest_live就说明用户在使用flush_all命令的时候
		//就已经存在该item了。那么该item是要删除的。
		//flush_all命令可以有参数,用来设定在未来的某个时刻把所有的item都设置
		//为过期失效,此时settings.oldest_live是一个比worker接收到flush_all
		//命令的那一刻大的时间,所以要判断settings.oldest_live <= current_time
        if (settings.oldest_live != 0 && settings.oldest_live <= current_time &&
            it->time <= settings.oldest_live) {
            do_item_unlink(it, hv);
            do_item_remove(it);
            it = NULL;
 
        } else if (it->exptime != 0 && it->exptime <= current_time) {//该item已经过期失效了
            do_item_unlink(it, hv);//引用数会减一
            do_item_remove(it);//引用数减一,如果引用数等于0,就删除
            it = NULL;

        } else {
            it->it_flags |= ITEM_FETCHED;
        }
    }


    return it;
}

 

        可以看到,在查找到一个item后就要检测它是否过期失效了。失效了就要删除之。

        除了do_item_get函数外,do_item_alloc函数也是会处理过期失效item的。do_item_alloc函数不是删除这个过期 失效item,而是占为己用。因为这个函数的功能是申请一个item,如果一个item过期了那么就直接霸占这个item的那块内存。下面看一下代码。

item *do_item_alloc(char *key, const size_t nkey, const int flags,
                    const rel_time_t exptime, const int nbytes,
                    const uint32_t cur_hv) {
    uint8_t nsuffix;
    item *it = NULL;
    char suffix[40];
	//要存储这个item需要的总空间
    size_t ntotal = item_make_header(nkey + 1, flags, nbytes, suffix, &nsuffix);
    if (settings.use_cas) {
        ntotal += sizeof(uint64_t);
    }

	//根据大小判断从属于哪个slab
    unsigned int id = slabs_clsid(ntotal);

    /* do a quick check if we have any expired items in the tail.. */
    int tries = 5;
    item *search;
    item *next_it;
    rel_time_t oldest_live = settings.oldest_live;

    search = tails[id];
    for (; tries > 0 && search != NULL; tries--, search=next_it) {
        next_it = search->prev;
		...

        if (refcount_incr(&search->refcount) != 2) {//引用数,还有其他线程在引用,不能霸占这个item
			//刷新这个item的访问时间以及在LRU队列中的位置
            do_item_update_nolock(search);
            tries++;
            refcount_decr(&search->refcount);
			//此时引用数>=2
	
            continue;
        }

		//search指向的item的refcount等于2,这说明此时这个item除了本worker
		//线程外,没有其他任何worker线程索引其。可以放心释放并重用这个item
		
		 //因为这个循环是从lru链表的后面开始遍历的。所以一开始search就指向
         //了最不常用的item,如果这个item都没有过期。那么其他的比其更常用
        //的item就不要删除了(即使它们过期了)。此时只能向slabs申请内存
        if ((search->exptime != 0 && search->exptime < current_time)
            || (search->time <= oldest_live && oldest_live <= current_time)) {
			//search指向的item是一个过期失效的item,可以使用之
            it = search;
			//重新计算一下这个slabclass_t分配出去的内存大小
			//直接霸占旧的item就需要重新计算
            slabs_adjust_mem_requested(it->slabs_clsid, ITEM_ntotal(it), ntotal);
            do_item_unlink_nolock(it, hv);//从哈希表和lru链表中删除
            /* Initialize the item block: */
            it->slabs_clsid = 0;
        }
        

		//引用计数减一。此时该item已经没有任何worker线程索引其,并且哈希表也
		//不再索引其
        refcount_decr(&search->refcount);
        break;
    }

	...
	return it;
}


//新的item直接霸占旧的item就会调用这个函数
void slabs_adjust_mem_requested(unsigned int id, size_t old, size_t ntotal)
{
    pthread_mutex_lock(&slabs_lock);
    slabclass_t *p;
    if (id < POWER_SMALLEST || id > power_largest) {
        fprintf(stderr, "Internal error! Invalid slab class\n");
        abort();
    }

    p = &slabclass[id];
	//重新计算一下这个slabclass_t分配出去的内存大小
    p->requested = p->requested - old + ntotal;
    pthread_mutex_unlock(&slabs_lock);
}

 

        flush_all命令是可以有时间参数的。这个时间和其他时间一样取值范围是 1到REALTIME_MAXDELTA(30天)。如果命令为flush_all 100,那么99秒后所有的item失效。此时settings.oldest_live的值为 current_time+100-1,do_item_flush_expired函数也没有什么用了(总不会被抢占CPU99秒吧)。也正是这个原 因,需要在do_item_get里面,加入settings.oldest_live<= current_time这个判断,防止过早删除了item。

        这里明显有一个bug。假如客户端A向服务器提交了flush_all10命令。过了5秒后,客户端B向服务器提交命令flush_all100。那么客户端A的命令将失效,没有起到任何作用。

 


LRU爬虫:

        前面说到,memcached是懒惰删除过期失效item的。所以即使用户在客户端使用了flush_all命令使得全部item都过期失效了,但这些item还是占据者哈希表和LRU队列并没有归还给slab分配器。


LRU爬虫线程:

        有没有办法强制清除这些过期失效的item,不再占据哈希表和LRU队列的空间并归还给slabs呢?当然是有的。memcached提供了LRU爬虫可以实现这个功能。

        要使用LRU爬虫就必须在客户端使用lru_crawler命令。memcached服务器根据具体的命令参数进行处理。

        memcached是用一个专门的线程负责清除这些过期失效item的,本文将称这个线程为LRU爬虫线程。默认情况下memcached是不启动这 个线程的,但可以在启动memcached的时候添加参数-o lru_crawler启动这个线程。也可以通过客户端命令启动。即使启动了这个LRU爬虫线程,该线程还是不会工作。需要另外发送命令,指明要对哪个 LRU队列进行清除处理。现在看一下lru_crawler有哪些参数。

 


LRU爬虫命令:


  • lru_crawler  <enable|disable>  启动或者停止一个LRU爬虫线程。任何时刻,最多只有一个LRU爬虫线程。该命令对settings.lru_crawler进行赋值为true或者false
  • lru_crawler crawl <classid,classid,classid|all>  可以使用2,3,6这样的列表指明要对哪个LRU队列进行清除处理。也可以使用all对所有的LRU队列进行处理
  • lru_crawler sleep <microseconds>  LRU爬虫线程在清除item的时候会占用锁,会妨碍worker线程的正常业务。所以LRU爬虫在处理的时候需要时不时休眠一下。默认休眠时间为100微秒。该命令对settings.lru_crawler_sleep进行赋值
  • lru_crawler tocrawl <32u>  一个LRU队列可能会有很多过期失效的item。如果一直检查和清除下去,势必会妨碍worker线程的正常业务。这个参数用来指明最多只检查每一条 LRU队列的多少个item。默认值为0,所以如果不指定那么就不会工作。该命令对settings.lru_crawler_tocrawl进行赋值

        如果要启动LRU爬虫主动删除过期的item,需要这样做:首先使用lru_crawlerenable命令启动一个LRU爬虫线程。然后使用lru_crawlertocrawl num命令确定每一个LRU队列最多检查num-1个item。最后使用命令lru_crawlercrawl <classid,classid,classid|all> 指定要处理的LRU队列。lru_crawler sleep可以不设置,如果要设置那么可以在lru_crawler crawl命令之前设置即可。

 

启动LRU爬虫线程:

        现在来看一下LRU爬虫是怎么工作的。先来看一下memcached为LRU爬虫定义了哪些全局变量。

static volatile int do_run_lru_crawler_thread = 0;
static int lru_crawler_initialized = 0;
static pthread_mutex_t lru_crawler_lock = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;
static pthread_cond_t  lru_crawler_cond = PTHREAD_COND_INITIALIZER;


int init_lru_crawler(void) {//main函数会调用该函数
    if (lru_crawler_initialized == 0) {
        if (pthread_cond_init(&lru_crawler_cond, NULL) != 0) {
            fprintf(stderr, "Can‘t initialize lru crawler condition\n");
            return -1;
        }
        pthread_mutex_init(&lru_crawler_lock, NULL);
        lru_crawler_initialized = 1;
    }
    return 0;
}


        代码比较简单,这里就不说了。下面看一下lru_crawler enable和disable命令。enable命令会启动一个LRU爬虫线程,而disable会停止这个LRU爬虫线程,当然不是直接调用 pthread_exit停止线程。pthread_exit函数是一个危险函数,不应该在代码出现。

static pthread_t item_crawler_tid;

//worker线程接收到"lru_crawler enable"命令后会调用本函数
//启动memcached时如果有-o lru_crawler参数也是会调用本函数
int start_item_crawler_thread(void) {
    int ret;

	//在stop_item_crawler_thread函数可以看到pthread_join函数
	//在pthread_join返回后,才会把settings.lru_crawler设置为false。
	//所以不会出现同时出现两个crawler线程
    if (settings.lru_crawler)
        return -1;
	
    pthread_mutex_lock(&lru_crawler_lock);
    do_run_lru_crawler_thread = 1;
    settings.lru_crawler = true;
	//创建一个LRU爬虫线程,线程函数为item_crawler_thread。LRU爬虫线程在进入
	//item_crawler_thread函数后,会调用pthread_cond_wait,等待worker线程指定
	//要处理的LRU队列
    if ((ret = pthread_create(&item_crawler_tid, NULL,
        item_crawler_thread, NULL)) != 0) {
        fprintf(stderr, "Can‘t create LRU crawler thread: %s\n",
            strerror(ret));
        pthread_mutex_unlock(&lru_crawler_lock);
        return -1;
    }
    pthread_mutex_unlock(&lru_crawler_lock);

    return 0;
}


//worker线程在接收到"lru_crawler disable"命令会执行这个函数
int stop_item_crawler_thread(void) {
    int ret;
    pthread_mutex_lock(&lru_crawler_lock);
    do_run_lru_crawler_thread = 0;//停止LRU线程
    //LRU爬虫线程可能休眠于等待条件变量,需要唤醒才能停止LRU爬虫线程
    pthread_cond_signal(&lru_crawler_cond);
    pthread_mutex_unlock(&lru_crawler_lock);
    if ((ret = pthread_join(item_crawler_tid, NULL)) != 0) {
        fprintf(stderr, "Failed to stop LRU crawler thread: %s\n", strerror(ret));
        return -1;
    }
    settings.lru_crawler = false;
    return 0;
}

 

        可以看到worker线程在接收到” lru_crawler enable”命令后会启动一个LRU爬虫线程。这个LRU爬虫线程还没去执行任务,因为还没有指定任务。命令"lru_crawlertocrawl num"并不是启动一个任务。对于这个命令,worker线程只是简单地把settings.lru_crawler_tocrawl赋值为num。

 

清除失效item:

        命令”lru_crawler crawl<classid,classid,classid|all>”才是指定任务的。该命令指明了要对哪个LRU队列进行清理。如果使用all那么就是对所有的LRU队列进行清理。

        在看memcached的清理代码之前,先考虑一个问题:怎么对一条LRU队列进行清理?

        最直观的做法是先加锁(锁上cache_lock),然后遍历一整条LRU队列。直接判断LRU队列里面的每一个item即可。明显这种方法有问题。 如果memcached有大量的item,那么遍历一个LRU队列耗时将太久。这样会妨碍worker线程的正常业务。当然我们可以考虑使用分而治之的方 法,每次只处理几个item,多次进行,最终达到处理整个LRU队列的目标。但LRU队列是一个链表,不支持随机访问。处理队列中间的某个item,需要 从链表头或者尾依次访问,时间复杂度还是O(n)。

 

伪item:

        memcached为了实现随机访问,使用了一个很巧妙的方法。它在LRU队列尾部插入一个伪item,然后驱动这个伪item向队列头部前进,每次前进一位。

        这个伪item是全局变量,LRU爬虫线程无须从LRU队列头部或者尾部遍历就可以直接访问这个伪item。通过这个伪item的next和prev 指针,就可以访问真正的item。于是,LRU爬虫线程无需遍历就可以直接访问LRU队列中间的某一个item。

        下面看一下lru_crawler_crawl函数,memcached会在这个函数会把伪item插入到LRU队列尾部的。当worker线程接收 到lru_crawler crawl<classid,classid,classid|all>命令时就会调用这个函数。因为用户可能要求LRU爬虫线程清理多个 LRU队列的过期失效item,所以需要一个伪item数组。伪item数组的大小等于LRU队列的个数,它们是一一对应的。

//这个结构体和item结构体长得很像,是伪item结构体,用于LRU爬虫
typedef struct {
    struct _stritem *next;
    struct _stritem *prev;
    struct _stritem *h_next;    /* hash chain next */
    rel_time_t      time;       /* least recent access */
    rel_time_t      exptime;    /* expire time */
    int             nbytes;     /* size of data */
    unsigned short  refcount;
    uint8_t         nsuffix;    /* length of flags-and-length string */
    uint8_t         it_flags;   /* ITEM_* above */
    uint8_t         slabs_clsid;/* which slab class we‘re in */
    uint8_t         nkey;       /* key length, w/terminating null and padding */
    uint32_t        remaining;  /* Max keys to crawl per slab per invocation */
} crawler;



static crawler crawlers[LARGEST_ID];
static int crawler_count = 0;//本次任务要处理多少个LRU队列


//当客户端使用命令lru_crawler crawl <classid,classid,classid|all>时,
//worker线程就会调用本函数,并将命令的第二个参数作为本函数的参数
enum crawler_result_type lru_crawler_crawl(char *slabs) {
    char *b = NULL;
    uint32_t sid = 0;
    uint8_t tocrawl[POWER_LARGEST];

	//LRU爬虫线程进行清理的时候,会锁上lru_crawler_lock。直到完成所有
	//的清理任务才会解锁。所以客户端的前一个清理任务还没结束前,不能
	//再提交另外一个清理任务	
    if (pthread_mutex_trylock(&lru_crawler_lock) != 0) {
        return CRAWLER_RUNNING;
    }
    pthread_mutex_lock(&cache_lock);

	//解析命令,如果命令要求对某一个LRU队列进行清理,那么就在tocrawl数组
	//对应元素赋值1作为标志
    if (strcmp(slabs, "all") == 0) {//处理全部lru队列
        for (sid = 0; sid < LARGEST_ID; sid++) {
            tocrawl[sid] = 1;
        }
    } else {
        for (char *p = strtok_r(slabs, ",", &b);
             p != NULL;
             p = strtok_r(NULL, ",", &b)) {

			//解析出一个个的sid
            if (!safe_strtoul(p, &sid) || sid < POWER_SMALLEST
                    || sid > POWER_LARGEST) {//sid越界
                pthread_mutex_unlock(&cache_lock);
                pthread_mutex_unlock(&lru_crawler_lock);
                return CRAWLER_BADCLASS;
            }
            tocrawl[sid] = 1;
        }
    }

	//crawlers是一个伪item类型数组。如果用户要清理某一个LRU队列,那么
	//就在这个LRU队列中插入一个伪item
    for (sid = 0; sid < LARGEST_ID; sid++) {
        if (tocrawl[sid] != 0 && tails[sid] != NULL) {

			//对于伪item和真正的item,可以用nkey、time这两个成员的值区别
			crawlers[sid].nbytes = 0;
            crawlers[sid].nkey = 0;
            crawlers[sid].it_flags = 1; /* For a crawler, this means enabled. */
            crawlers[sid].next = 0;
            crawlers[sid].prev = 0;
            crawlers[sid].time = 0;
            crawlers[sid].remaining = settings.lru_crawler_tocrawl;
            crawlers[sid].slabs_clsid = sid;
			//将这个伪item插入到对应的lru队列的尾部
            crawler_link_q((item *)&crawlers[sid]);
            crawler_count++;//要处理的LRU队列数加一
        }
    }
    pthread_mutex_unlock(&cache_lock);
	//有任务了,唤醒LRU爬虫线程,让其执行清理任务
    pthread_cond_signal(&lru_crawler_cond);
    STATS_LOCK();
    stats.lru_crawler_running = true;
    STATS_UNLOCK();
    pthread_mutex_unlock(&lru_crawler_lock);
    return CRAWLER_OK;
}


        现在再来看一下伪item是怎么在LRU队列中前进的。先看一个伪item前进图。

        技术分享


        从上面的图可以看到,伪item通过与前驱节点交换位置实现前进。如果伪item是LRU队列的头节点,那么就将这个伪item移出LRU队列。函数 crawler_crawl_q完成这个交换操作,并且返回交换前伪item的前驱节点(当然在交换后就变成伪item的后驱节点了)。如果伪item处 于LRU队列的头部,那么就返回NULL(此时没有前驱节点了)。crawler_crawl_q函数里面那些指针满天飞,这里就不贴出代码了。

        上面的图,虽然伪item遍历了LRU队列,但并没有删除某个item。这样画,一来是为了好看,二来遍历LRU队列不一定会删除item的(item不过期失效就不会删除)。

 

清理item:

        前面说到,可以用命令lru_crawler tocrawl num指定每个LRU队列最多只检查num-1个item。看清楚点,是检查数,不是删除数,而且是num-1个。 首先要调用item_crawler_evaluate函数检查一个item是否过期,是的话就删除。如果检查完num-1个,伪item都还没有到达 LRU队列的头部,那么就直接将这个伪item从LRU队列中删除。下面看一下item_crawler_thread函数吧。

static void *item_crawler_thread(void *arg) {
    int i;

    pthread_mutex_lock(&lru_crawler_lock);
    while (do_run_lru_crawler_thread) {
	//lru_crawler_crawl函数和stop_item_crawler_thread函数会signal这个条件变量
    pthread_cond_wait(&lru_crawler_cond, &lru_crawler_lock);

    while (crawler_count) {//crawler_count表明要处理多少个LRU队列
        item *search = NULL;
        void *hold_lock = NULL;

        for (i = 0; i < LARGEST_ID; i++) {
            if (crawlers[i].it_flags != 1) {
                continue;
            }
            pthread_mutex_lock(&cache_lock);
			//返回crawlers[i]的前驱节点,并交换crawlers[i]和前驱节点的位置
            search = crawler_crawl_q((item *)&crawlers[i]);
            if (search == NULL || //crawlers[i]是头节点,没有前驱节点
				//remaining的值为settings.lru_crawler_tocrawl。每次启动lru
				//爬虫线程,检查每一个lru队列的多少个item。
                (crawlers[i].remaining && --crawlers[i].remaining < 1)) {

				//检查了足够多次,退出检查这个lru队列
				crawlers[i].it_flags = 0;
                crawler_count--;//清理完一个LRU队列,任务数减一
                crawler_unlink_q((item *)&crawlers[i]);//将这个伪item从LRU队列中删除
                pthread_mutex_unlock(&cache_lock);
                continue;
            }
            uint32_t hv = hash(ITEM_key(search), search->nkey);
            //尝试锁住控制这个item的哈希表段级别锁
            if ((hold_lock = item_trylock(hv)) == NULL) {
                pthread_mutex_unlock(&cache_lock);
                continue;
            }


			//此时有其他worker线程在引用这个item
            if (refcount_incr(&search->refcount) != 2) {
                refcount_decr(&search->refcount);//lru爬虫线程放弃引用该item
                if (hold_lock)
                    item_trylock_unlock(hold_lock);
                pthread_mutex_unlock(&cache_lock);
                continue;
            }

            //如果这个item过期失效了,那么就删除这个item
            item_crawler_evaluate(search, hv, i);

            if (hold_lock)
                item_trylock_unlock(hold_lock);
            pthread_mutex_unlock(&cache_lock);

			//lru爬虫不能不间断地爬lru队列,这样会妨碍worker线程的正常业务
			//所以需要挂起lru爬虫线程一段时间。在默认设置中,会休眠100微秒
            if (settings.lru_crawler_sleep)
                usleep(settings.lru_crawler_sleep);//微秒级
        }
    }
    STATS_LOCK();
    stats.lru_crawler_running = false;
    STATS_UNLOCK();
    }
    pthread_mutex_unlock(&lru_crawler_lock);

    return NULL;
}


 //如果这个item过期失效了,那么就删除其
static void item_crawler_evaluate(item *search, uint32_t hv, int i) {
    rel_time_t oldest_live = settings.oldest_live;

	//这个item的exptime时间戳到了,已经过期失效了
    if ((search->exptime != 0 && search->exptime < current_time)
		//因为客户端发送flush_all命令,导致这个item失效了
        || (search->time <= oldest_live && oldest_live <= current_time)) {
        itemstats[i].crawler_reclaimed++;

        if ((search->it_flags & ITEM_FETCHED) == 0) {
            itemstats[i].expired_unfetched++;
        }

		//将item从LRU队列中删除
        do_item_unlink_nolock(search, hv);
        do_item_remove(search);
        assert(search->slabs_clsid == 0);
    } else {
        refcount_decr(&search->refcount);
    }
}


真正的LRU淘汰:

        虽然本文前面多次使用LRU这个词,并且memcached代码里面的函数命名也用了lru前缀,特别是lru_crawler命令。但实际上这和LRU淘汰没有半毛钱关系!!

        上当受骗了吧,骂吧:¥&@#¥&*@%##……%#%……#¥%¥@#%……


        读者可以回忆一下操作系统里面的LRU算法。本文里面删除的那些item都是过期失效的,删除了活该。过期了还霸着位置,有点像霸着茅坑不拉屎。操作 系统里面LRU算法是因为资源不够,迫于无奈而被踢的,被踢者也是挺无奈的。不一样吧,所以说本文前面说的不是LRU。

        那memcached的LRU在哪里体现了呢?do_item_alloc函数!!前面的博文一直都有提到这个神一般的函数,但从没有给出完整的版 本。当然这里也不会给出完整的版本。因为这个函数里面还是有一些东西暂时无法解释给读者们听。现在估计读者都能体会到《如何阅读memcached源码》 中写到的:memcached模块间的关联性太多了。

item *do_item_alloc(char *key, const size_t nkey, const int flags,
                    const rel_time_t exptime, const int nbytes,
                    const uint32_t cur_hv) {
    uint8_t nsuffix;
    item *it = NULL;
    char suffix[40];
	//要存储这个item需要的总空间
    size_t ntotal = item_make_header(nkey + 1, flags, nbytes, suffix, &nsuffix);
    if (settings.use_cas) {
        ntotal += sizeof(uint64_t);
    }

	//根据大小判断从属于哪个slab
    unsigned int id = slabs_clsid(ntotal);

    int tries = 5;
    item *search;
    item *next_it;
    rel_time_t oldest_live = settings.oldest_live;
    search = tails[id];

    for (; tries > 0 && search != NULL; tries--, search=next_it) {
        next_it = search->prev;
     
        uint32_t hv = hash(ITEM_key(search), search->nkey);
		
        /* Now see if the item is refcount locked */
        if (refcount_incr(&search->refcount) != 2) {//引用数>=3
            refcount_decr(&search->refcount);
            continue;
        }

		//search指向的item的refcount等于2,这说明此时这个item除了本worker
		//线程外,没有其他任何worker线程索引其。可以放心释放并重用这个item
		
		 //因为这个循环是从lru链表的后面开始遍历的。所以一开始search就指向
         //了最不常用的item,如果这个item都没有过期。那么其他的比其更常用
        //的item就不要删除了(即使它们过期了)。此时只能向slabs申请内存
        if ((search->exptime != 0 && search->exptime < current_time)
            || (search->time <= oldest_live && oldest_live <= current_time)) {

			..
        } else if ((it = slabs_alloc(ntotal, id)) == NULL) {//申请内存失败
			//此刻,过期失效的item没有找到,申请内存又失败了。看来只能使用
			//LRU淘汰一个item(即使这个item并没有过期失效)
			
            if (settings.evict_to_free == 0) {//设置了不进行LRU淘汰item
            	//此时只能向客户端回复错误了
                itemstats[id].outofmemory++;
            } else {
				//即使一个item的exptime成员设置为永不超时(0),还是会被踢的
	
                it = search;
				//重新计算一下这个slabclass_t分配出去的内存大小
				//直接霸占旧的item就需要重新计算
                slabs_adjust_mem_requested(it->slabs_clsid, ITEM_ntotal(it), ntotal);
                do_item_unlink_nolock(it, hv);//从哈希表和lru链表中删除
                /* Initialize the item block: */
                it->slabs_clsid = 0;

            }
        }

		//引用计数减一。此时该item已经没有任何worker线程索引其,并且哈希表也
		//不再索引其
        refcount_decr(&search->refcount);
        break;
    }

	...

    return it;
}





 

memcached源码分析-----item过期失效处理以及LRU爬虫

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原文地址:http://www.cnblogs.com/UnGeek/p/5143721.html

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