【RocketMQ】消息的刷盘机制

刷盘策略

CommitLog的asyncPutMessage方法中可以看到在写入消息之后，调用了submitFlushRequest方法执行刷盘策略：

public class CommitLog {
    public CompletableFuture<PutMessageResult> asyncPutMessage(final MessageExtBrokerInner msg) {
        // ...
        try {
            // 获取上一次写入的文件
            MappedFile mappedFile = this.mappedFileQueue.getLastMappedFile();
            // ...
            // 写入消息
            result = mappedFile.appendMessage(msg, this.appendMessageCallback, putMessageContext);
            // ...
        } finally {
            beginTimeInLock = 0;
            putMessageLock.unlock();
        }
        // ...
        // 执行刷盘
        CompletableFuture<PutMessageStatus> flushResultFuture = submitFlushRequest(result, msg);
        // ...
    }
}

刷盘有两种策略：

• 同步刷盘，表示消息写入到内存之后需要立刻刷到磁盘文件中。

  同步刷盘会构建GroupCommitRequest组提交请求并设置本次刷盘后的位置偏移量的值（写入位置偏移量+写入数据字节数），然后将请求添加到flushDiskWatcher和GroupCommitService中进行刷盘。

• 异步刷盘，表示消息写入内存成功之后就返回，由MQ定时将数据刷入到磁盘中，会有一定的数据丢失风险。

public class CommitLog {
    // 监控刷盘
    private final FlushDiskWatcher flushDiskWatcher;
    public CompletableFuture<PutMessageStatus> submitFlushRequest(AppendMessageResult result, MessageExt messageExt) {
        // 是否是同步刷盘
        if (FlushDiskType.SYNC_FLUSH == this.defaultMessageStore.getMessageStoreConfig().getFlushDiskType()) {
            // 获取GroupCommitService
            final GroupCommitService service = (GroupCommitService) this.flushCommitLogService;
            // 是否等待
            if (messageExt.isWaitStoreMsgOK()) {
                // 构建组提交请求，传入本次刷盘后位置的偏移量：写入位置偏移量+写入数据字节数
                GroupCommitRequest request = new GroupCommitRequest(result.getWroteOffset() + result.getWroteBytes(),
                        this.defaultMessageStore.getMessageStoreConfig().getSyncFlushTimeout());
                // 添加到wather中
                flushDiskWatcher.add(request);
                // 添加到service
                service.putRequest(request);
                // 返回
                return request.future();
            } else {
                service.wakeup();
                return CompletableFuture.completedFuture(PutMessageStatus.PUT_OK);
            }
        }
        // 如果是异步刷盘
        else {
            if (!this.defaultMessageStore.getMessageStoreConfig().isTransientStorePoolEnable()) {
                flushCommitLogService.wakeup();
            } else  {
                commitLogService.wakeup();
            }
            return CompletableFuture.completedFuture(PutMessageStatus.PUT_OK);
        }
    }
}

同步刷盘

如果使用的是同步刷盘，首先获取了GroupCommitService，然后构建GroupCommitRequest组提交请求，将请求添加到flushDiskWatcher和GroupCommitService中，其中flushDiskWatcher用于监控刷盘是否超时，GroupCommitService用于提交刷盘数据。

构建GroupCommitRequest提交请求

GroupCommitRequest是CommitLog的内部类：

• nextOffset：写入位置偏移量+写入数据字节数，也就是本次刷盘成功后应该对应的flush偏移量
• flushOKFuture：刷盘结果
• deadLine：刷盘的限定时间，值为当前时间 + 传入的超时时间，超过限定时间还未刷盘完毕会被认为超时

public class CommitLog {
    public static class GroupCommitRequest {
        private final long nextOffset;
        // 刷盘状态
        private CompletableFuture<PutMessageStatus> flushOKFuture = new CompletableFuture<>();
        private final long deadLine;// 刷盘的限定时间，超过限定时间还未刷盘完毕会被认为超时

        public GroupCommitRequest(long nextOffset, long timeoutMillis) {
            this.nextOffset = nextOffset;
            // 设置限定时间：当前时间 + 超时时间
            this.deadLine = System.nanoTime() + (timeoutMillis * 1_000_000);
        }

        public void wakeupCustomer(final PutMessageStatus putMessageStatus) {
            // 结束刷盘，设置刷盘状态
            this.flushOKFuture.complete(putMessageStatus);
        }

        public CompletableFuture<PutMessageStatus> future() {
            // 返回刷盘状态
            return flushOKFuture;
        }

    }
}

GroupCommitService处理刷盘

GroupCommitService是CommitLog的内部类，从继承关系中可知它实现了Runnable接口，在run方法调用waitForRunning等待刷盘请求的提交，然后处理刷盘，不过这个线程是在什么时候启动的呢？

public class CommitLog {
    /**
     * GroupCommit Service
     */
    class GroupCommitService extends FlushCommitLogService {
        // ...
        // run方法
        public void run() {
            CommitLog.log.info(this.getServiceName() + " service started");
            while (!this.isStopped()) {
                try {
                    // 等待刷盘请求的到来
                    this.waitForRunning(10);
                    // 处理刷盘
                    this.doCommit();
                } catch (Exception e) {
                    CommitLog.log.warn(this.getServiceName() + " service has exception. ", e);
                }
            }
            // ...
        }
    }
}

刷盘线程的启动

在BrokerController的启动方法中，可以看到调用了messageStore的start方法，前面可知使用的是DefaultMessageStore，进入到DefaultMessageStore的start方法，它又调用了commitLog的start方法，在CommitLog的start方法中，启动了刷盘的线程和监控刷盘的线程：

public class BrokerController {
    public void start() throws Exception {
        if (this.messageStore != null) {
            // 启动
            this.messageStore.start();
        }
        // ...
    }
}

public class DefaultMessageStore implements MessageStore {
   /**
     * @throws Exception
     */
    public void start() throws Exception {
        // ...
        this.flushConsumeQueueService.start();
        // 调用CommitLog的启动方法
        this.commitLog.start();
        this.storeStatsService.start();
        // ...
    }
}

public class CommitLog {
    private final FlushCommitLogService flushCommitLogService; // 刷盘
    private final FlushDiskWatcher flushDiskWatcher; // 监控刷盘
    private final FlushCommitLogService commitLogService; // commitLogService
    public void start() {
        // 启动刷盘的线程
        this.flushCommitLogService.start();
        flushDiskWatcher.setDaemon(true);
        // 启动监控刷盘的线程
        flushDiskWatcher.start();
        if (defaultMessageStore.getMessageStoreConfig().isTransientStorePoolEnable()) {
            this.commitLogService.start();
        }
    }
}

刷盘请求的处理

既然知道了线程在何时启动的，接下来详细看一下GroupCommitService是如何处理刷盘提交请求的。

前面知道在GroupCommitService的run方法中，调用了waitForRunning方法等待刷盘请求，waitForRunning在GroupCommitService父类ServiceThread中实现。ServiceThread是一个抽象类，实现了Runnable接口，里面使用了CountDownLatch进行线程间的通信，大小设为1。

waitForRunning方法在进入的时候先判断hasNotified是否为true（已通知），并尝试将其更新为false（未通知），由于hasNotified的初始化值为false，所以首次进入的时候条件不成立，不会进入到这个处理逻辑，会继续执行后面的代码。

接着调用 waitPoint的reset方法将其重置为1，并调用waitPoint的await方法进行等待：

// ServiceThread
public abstract class ServiceThread implements Runnable {
    // 是否通知，初始化为false
    protected volatile AtomicBoolean hasNotified = new AtomicBoolean(false);

    // CountDownLatch用于线程间的通信
    protected final CountDownLatch2 waitPoint = new CountDownLatch2(1);

    // 等待运行
    protected void waitForRunning(long interval) {
        // 判断hasNotified是否为true，并尝试将其更新为false
        if (hasNotified.compareAndSet(true, false)) {
            // 调用onWaitEnd
            this.onWaitEnd();
            return;
        }

        // 重置waitPoint的值，也就是值为1
        waitPoint.reset();
        try {
            // 会一直等待waitPoint值降为0
            waitPoint.await(interval, TimeUnit.MILLISECONDS);
        } catch (InterruptedException e) {
            log.error("Interrupted", e);
        } finally {
            // 是否被通知设置为false
            hasNotified.set(false);
            this.onWaitEnd();
        }
    }
}

一、添加刷盘请求，唤醒刷盘线程

上面可知需要刷盘的时候调用了GroupCommitService的putRequest方法添加刷盘请求，在putRequest方法中，将刷盘请求GroupCommitRequest添加到了requestsWrite组提交写请求链表中，然后调用wakeup方法唤醒刷盘线程，wakeup方法在它的父类ServiceThread中实现。

在wakeup方法中可以看到，首先将hasNotified更改为了true表示处于已通知状态，然后调用了countDown方法，此时waitPoint值变成0，就会唤醒之前waitForRunning方法中一直在等待的线程。

public class CommitLog {
    /**
     * 组提交Service
     */
    class GroupCommitService extends FlushCommitLogService {
        // 组提交写请求链表
        private volatile LinkedList<GroupCommitRequest> requestsWrite = new LinkedList<GroupCommitRequest>();

        // ...

        // 添加提交请求
        public synchronized void putRequest(final GroupCommitRequest request) {
            // 加锁
            lock.lock();
            try {
                // 加入到写请求链表
                this.requestsWrite.add(request);
            } finally {
                lock.unlock();
            }
            // 唤醒线程执行提交任务
            this.wakeup();
        }
        // ...
    }

}

// ServiceThread
public abstract class ServiceThread implements Runnable {

    // CountDownLatch用于线程间的通信
    protected final CountDownLatch2 waitPoint = new CountDownLatch2(1);

    // 唤醒刷盘线程
    public void wakeup() {
        // 更改状态为已通知状态
        if (hasNotified.compareAndSet(false, true)) {
            // waitPoint的值减1，由于大小设置为1，减1之后变为0，会唤醒等待的线程
            waitPoint.countDown();
        }
    }

    // ...
}

二、线程被唤醒，执行刷盘前的操作

waitForRunning方法中的await方法一直在等待countdown的值变为0，当上一步调用了wakeup后，就会唤醒该线程，然后开始往下执行，在finally中可以看到将是否被通知hasNotified又设置为了false，然后调用了onWaitEnd方法，GroupCommitService方法中重写了该方法，里面又调用了swapRequests方法将读写请求列表的数据进行了交换，putRequest方法中将提交的刷盘请求放在了写链表中，经过交换，数据会被放在读链表中，后续进行刷盘时会从读链表中获取请求进行处理：

// ServiceThread
public abstract class ServiceThread implements Runnable {
    // CountDownLatch
    protected final CountDownLatch2 waitPoint = new CountDownLatch2(1);

    // 等待运行
    protected void waitForRunning(long interval) {
        if (hasNotified.compareAndSet(true, false)) {
            // 交换
            this.onWaitEnd();
            return;
        }

        // 重置
        waitPoint.reset();
        try {
            // 会一直等待countdown为0
            waitPoint.await(interval, TimeUnit.MILLISECONDS);
        } catch (InterruptedException e) {
            log.error("Interrupted", e);
        } finally {
            // 是否被通知设置为false
            hasNotified.set(false);
            this.onWaitEnd();
        }
    }
}

public class CommitLog {
    /**
     * 组提交Service
     */
    class GroupCommitService extends FlushCommitLogService {
        // 组提交写请求链表
        private volatile LinkedList<GroupCommitRequest> requestsWrite = new LinkedList<GroupCommitRequest>();
        // 组提交读请求链表
        private volatile LinkedList<GroupCommitRequest> requestsRead = new LinkedList<GroupCommitRequest>();

        @Override
        protected void onWaitEnd() {
            // 交换读写请求列表的数据请求
            this.swapRequests();
        }

        private void swapRequests() {
            // 加锁
            lock.lock();
            try {
                // 将读写请求链表的数据进行交换
                LinkedList<GroupCommitRequest> tmp = this.requestsWrite;
                this.requestsWrite = this.requestsRead;
                this.requestsRead = tmp;
            } finally {
                lock.unlock();
            }
        }
        // ...
    }
}

这里使用读写链表进行交换应该是为了提升性能，如果只使用一个链表，在提交请求的时候需要往链表中添加请求，此时需要加锁，而刷盘线程在处理完请求之后是需要从链表中移除请求的，假设添加请求时加的锁还未释放，刷盘线程就要一直等待，而添加和处理完全可以同时进行，所以使用了两个链表，在添加请求的时候使用写链表，处理请求的时候对读写链表的数据进行交换使用读链表，这样只需在交换数据的时候加锁，以此来提升性能。

三、执行刷盘

waitForRunning执行完毕后，会回到GroupCommitService中的run方法开始继续往后执行代码，从代码中可以看到接下来会调用doCommit方法执行刷盘。

doCommit方法中对读链表中的数据进行了判空，如果不为空，进行遍历处理每一个提交请求，处理逻辑如下：

1. 获取CommitLog映射文件记录的刷盘位置偏移量flushedWhere，判断是否大于请求设定的刷盘位置偏移量nextOffset，正常情况下flush的位置应该小于本次刷入数据后的偏移量，所以如果flush位置大于等于本次请求设置的flush偏移量，本次将不能进行刷盘

1. 开启一个循环，调用mappedFileQueue的flush方法执行刷盘（具体的实现在异步刷盘的时候再看），由于CommitLog大小为1G，所以本次刷完之后，如果当前已经刷入的偏移量小于请求设定的位置，表示数据未刷完，需要继续刷，反之表示数据已经刷完，flushOK为true，for循环条件不满足结束执行。

2. 请求处理之后会清空读链表。

public class CommitLog {
    /**
     * 组提交Service
     */
    class GroupCommitService extends FlushCommitLogService {
        // 运行
        public void run() {
            CommitLog.log.info(this.getServiceName() + " service started");
            // 如果没有停止
            while (!this.isStopped()) {
                try {
                    // 等待唤醒刷盘线程
                    this.waitForRunning(10);
                    // 进行提交
                    this.doCommit();
                } catch (Exception e) {
                    CommitLog.log.warn(this.getServiceName() + " service has exception. ", e);
                }
            }

            // 睡眠10毫秒
            try {
                Thread.sleep(10);
            } catch (InterruptedException e) {
                CommitLog.log.warn(this.getServiceName() + " Exception, ", e);
            }

            synchronized (this) {
                this.swapRequests();
            }
            // 停止之前提交一次
            this.doCommit();

            CommitLog.log.info(this.getServiceName() + " service end");
        }

        // 提交刷盘
        private void doCommit() {
            // 如果不为空
            if (!this.requestsRead.isEmpty()) {
                // 遍历刷盘请求
                for (GroupCommitRequest req : this.requestsRead) {
                    // 获取映射文件的flush位置，判断是否大于请求设定的刷盘位置
                    boolean flushOK = CommitLog.this.mappedFileQueue.getFlushedWhere() >= req.getNextOffset();
                    for (int i = 0; i < 2 && !flushOK; i++) {
                        // 进行刷盘
                        CommitLog.this.mappedFileQueue.flush(0);
                        // 由于CommitLog大小为1G，所以本次刷完之后，如果当前已经刷入的偏移量小于请求设定的位置，表示数据未刷完，需要继续刷，反之表示数据已经刷完，flushOK为true，for循环条件不满足结束执行
                        flushOK = CommitLog.this.mappedFileQueue.getFlushedWhere() >= req.getNextOffset();
                    }
                    // 设置刷盘结果
                    req.wakeupCustomer(flushOK ? PutMessageStatus.PUT_OK : PutMessageStatus.FLUSH_DISK_TIMEOUT);
                }

                long storeTimestamp = CommitLog.this.mappedFileQueue.getStoreTimestamp();
                if (storeTimestamp > 0) {
                    CommitLog.this.defaultMessageStore.getStoreCheckpoint().setPhysicMsgTimestamp(storeTimestamp);
                }
                // 请求处理完之后清空链表
                this.requestsRead = new LinkedList<>();
            } else {
                // Because of individual messages is set to not sync flush, it
                // will come to this process
                CommitLog.this.mappedFileQueue.flush(0);
            }
        }
    }

}

刷盘超时监控

FlushDiskWatcher用于监控刷盘请求的耗时，它也继承了ServiceThread，在Broker启动时开启了该线程，在run方法中，使用while循环，只要服务未停止，会一直从阻塞队列中获取提交的刷盘请求，开启while循环隔一段时间判断一下刷盘是否完成，如果未完成，会做如下判断：

1. 使用当前时间减去请求设置的刷盘截止时间，如果已经超过截止时间，说明刷盘时间已经超时，调用wakeupCustomer方法设置刷盘结果为已超时
2. 如果未超时，为了避免当前线程频繁的进行判断，将当前线程睡眠一会儿，睡眠的计算方式是使用刷盘请求设置的截止时间 - 当前时间，表示剩余的时间，然后除以1000000化为毫秒，得到距离刷盘截止时间的毫秒数sleepTime：
   • sleepTime如果为0，只能是当前时间等于截止时间，也就是到了截止时间，此时同样调用wakeupCustomer方法设置刷盘结果为已超时
   • sleepTime不为0，在10毫秒和sleepTime的值之间取较小的那个作为睡眠的毫秒数将当前线程睡眠，等待刷盘任务执行

public class FlushDiskWatcher extends ServiceThread {
    private static final InternalLogger log = InternalLoggerFactory.getLogger(LoggerName.STORE_LOGGER_NAME);
    // 阻塞队列，存放提交请求
    private final LinkedBlockingQueue<GroupCommitRequest> commitRequests = new LinkedBlockingQueue<>();

    @Override
    public String getServiceName() {
        return FlushDiskWatcher.class.getSimpleName();
    }

    @Override
    public void run() {
        // 如果未停止
        while (!isStopped()) {
            GroupCommitRequest request = null;
            try {
                // 从阻塞队列中获取提交请求
                request = commitRequests.take();
            } catch (InterruptedException e) {
                log.warn("take flush disk commit request, but interrupted, this may caused by shutdown");
                continue;
            }
            // 如果还未完成
            while (!request.future().isDone()) {
                long now = System.nanoTime();
                // 如果已经超时
                if (now - request.getDeadLine() >= 0) {
                    // 设置刷盘结果为超时
                    request.wakeupCustomer(PutMessageStatus.FLUSH_DISK_TIMEOUT);
                    break;
                }
                // 避免频繁的判断，使用（截止时间 - 当前时间）/1000000 计算一个毫秒数
                long sleepTime = (request.getDeadLine() - now) / 1_000_000;
                // 在计算的毫秒数与10之间取最小的
                sleepTime = Math.min(10, sleepTime);
                // 如果sleepTime为0表示已经到了截止时间
                if (sleepTime == 0) {
                    // 设置刷盘结果为超时
                    request.wakeupCustomer(PutMessageStatus.FLUSH_DISK_TIMEOUT);
                    break;
                }
                try {
                    // 睡眠等待刷盘任务的执行
                    Thread.sleep(sleepTime);
                } catch (InterruptedException e) {
                    log.warn(
                            "An exception occurred while waiting for flushing disk to complete. this may caused by shutdown");
                    break;
                }
            }
        }
    }
}

异步刷盘

上面讲解了同步刷盘，接下来去看下异步刷盘，首先会判断是否使用了暂存池，如果未开启调用flushCommitLogService的wakeup唤醒刷盘线程，否则使用commitLogService先将数据写入到FileChannel，然后统一进行刷盘：

 public class CommitLog {
    private final FlushDiskWatcher flushDiskWatcher;
    public CompletableFuture<PutMessageStatus> submitFlushRequest(AppendMessageResult result, MessageExt messageExt) {
        // 是否是同步刷盘
        if (FlushDiskType.SYNC_FLUSH == this.defaultMessageStore.getMessageStoreConfig().getFlushDiskType()) {
            // ...
        }
        // 如果是异步刷盘
        else {
            // 如果未使用暂存池
            if (!this.defaultMessageStore.getMessageStoreConfig().isTransientStorePoolEnable()) {
                // 唤醒刷盘线程进行刷盘
                flushCommitLogService.wakeup();
            } else  {
                // 如果使用暂存池，使用commitLogService，先将数据写入到FILECHANNEL，然后统一进行刷盘
                commitLogService.wakeup();
            }
            // 返回结果
            return CompletableFuture.completedFuture(PutMessageStatus.PUT_OK);
        }
    }
}

在CommitLog的构造函数中可以看到，commitLogService使用的是CommitRealTimeService进行实例化的，flushCommitLogService需要根据设置决定使用哪种类型进行实例化：

• 如果是同步刷盘，使用GroupCommitService，由前面的同步刷盘可知，使用的就是GroupCommitService进行刷盘的。
• 如果是异步刷盘，使用FlushRealTimeService。

所以接下来需要关注CommitRealTimeService和FlushRealTimeService：

public class CommitLog {
    private final FlushCommitLogService flushCommitLogService;

    // 刷盘Service
    private final FlushCommitLogService commitLogService;

    public CommitLog(final DefaultMessageStore defaultMessageStore) {
        // 如果设置的同步刷盘
        if (FlushDiskType.SYNC_FLUSH == defaultMessageStore.getMessageStoreConfig().getFlushDiskType()) {
            // 使用GroupCommitService
            this.flushCommitLogService = new GroupCommitService();
        } else {
            // 使用FlushRealTimeService
            this.flushCommitLogService = new FlushRealTimeService();
        }
        // commitLogService
        this.commitLogService = new CommitRealTimeService();
    }
}

CommitRealTimeService

在开启暂存池时，会使用CommitRealTimeService，它继承了FlushCommitLogService，所以会实现run方法，处理逻辑如下：

1. 从配置信息中获取提交间隔、每次提交的最少页数和两次提交的最大间隔时间
2. 如果当前时间大于上次提交时间+两次提交的最大间隔时间，意味着已经有比较长的一段时间没有进行提交了，需要尽快刷盘，此时将每次提交的最少页数设置为0不限制提交页数
3. 调用mappedFileQueue的commit方法进行提交，并返回提交的结果：
   • 如果结果为true表示未提交任何数据
   • 如果结果为false表示进行了数据提交，需要等待刷盘
4. 判断提交返回结果是否返回false，如果是调用flushCommitLogService的wakeup方法唤醒刷盘线程，进行刷盘
5. 调用waitForRunning等待下一次提交处理

class CommitRealTimeService extends FlushCommitLogService {
        // 上次提交时间戳
        private long lastCommitTimestamp = 0;

        @Override
        public void run() {
            CommitLog.log.info(this.getServiceName() + " service started");
            // 如果未停止
            while (!this.isStopped()) {
                // 获取提交间隔
                int interval = CommitLog.this.defaultMessageStore.getMessageStoreConfig().getCommitIntervalCommitLog();
                // 一次提交的最少页数
                int commitDataLeastPages = CommitLog.this.defaultMessageStore.getMessageStoreConfig().getCommitCommitLogLeastPages();
                // 两次提交的最大间隔时间
                int commitDataThoroughInterval =
                    CommitLog.this.defaultMessageStore.getMessageStoreConfig().getCommitCommitLogThoroughInterval();
                // 开始时间
                long begin = System.currentTimeMillis();
                // 如果当前时间大于上次提交时间+提交的最大间隔时间
                if (begin >= (this.lastCommitTimestamp + commitDataThoroughInterval)) {
                    this.lastCommitTimestamp = begin; // 提交时间
                    commitDataLeastPages = 0;// 最少提交页数设为0，表示不限制提交页数
                }

                try {
                    // 提交
                    boolean result = CommitLog.this.mappedFileQueue.commit(commitDataLeastPages);
                    // 提交结束时间
                    long end = System.currentTimeMillis();
                    // 如果返回false表示提交了一部分数据但是还未进行刷盘
                    if (!result) {
                        // 再次更新提交时间戳
                        this.lastCommitTimestamp = end;
                        // 唤醒flush线程进行刷盘
                        flushCommitLogService.wakeup();
                    }

                    if (end - begin > 500) {
                        log.info("Commit data to file costs {} ms", end - begin);
                    }
                    // 等待下一次提交
                    this.waitForRunning(interval);
                } catch (Throwable e) {
                    CommitLog.log.error(this.getServiceName() + " service has exception. ", e);
                }
            }

            boolean result = false;
            for (int i = 0; i < RETRY_TIMES_OVER && !result; i++) {
                result = CommitLog.this.mappedFileQueue.commit(0);
                CommitLog.log.info(this.getServiceName() + " service shutdown, retry " + (i + 1) + " times " + (result ? "OK" : "Not OK"));
            }
            CommitLog.log.info(this.getServiceName() + " service end");
        }
    }

提交

提交的方法在MappedFileQueue的commit方法中实现，处理逻辑如下：

1. 根据记录的CommitLog文件提交位置的偏移量获取映射文件，如果获取不为空，调用MappedFile的commit方法进行提交，然后返回本次提交数据的偏移量
2. 记录本次提交的偏移量：文件的偏移量 + 提交数据的偏移量
3. 判断本次提交的偏移量是否等于上一次的提交偏移量，如果等于表示本次未提交任何数据，返回结果置为true，否则表示提交了数据，等待刷盘，返回结果为false
4. 更新上一次提交偏移量committedWhere的值为本次的提交偏移量的值

public class MappedFileQueue {
    protected long flushedWhere = 0; // flush的位置偏移量
    private long committedWhere = 0; // 提交的位置偏移量

    public boolean commit(final int commitLeastPages) {
        boolean result = true;
        // 根据提交位置的偏移量获取映射文件
        MappedFile mappedFile = this.findMappedFileByOffset(this.committedWhere, this.committedWhere == 0);
        if (mappedFile != null) {
            // 调用mappedFile的commit方法进行提交，返回提交数据的偏移量
            int offset = mappedFile.commit(commitLeastPages);
            // 记录本次提交的偏移量：文件的偏移量 + 提交数据的偏移量
            long where = mappedFile.getFileFromOffset() + offset;
            // 设置返回结果，如果本次提交偏移量等于上一次的提交偏移量为true，表示什么也没干，否则表示提交了数据，等待刷盘
            result = where == this.committedWhere;
            // 更新上一次提交偏移量的值为本次的
            this.committedWhere = where;
        }
        return result;
    }
}

MappedFile

MappedFile中记录CommitLog的写入位置wrotePosition、提交位置committedPosition以及flush位置flushedPosition，在commit方法中，调用了isAbleToCommit判断是否可以提交数据，判断的流程如下：

1. 获取提交数据的位置偏移量和写入数据的位置偏移量

2. 如果最少提交页数大于0，计算本次写入的页数是否大于或等于最少提交页数

   本次写入数据的页数计算方法：写入位置/页大小 - flush位置/页大小

3. 如果以上条件都满足，判断写入位置是否大于flush位置，如果大于表示有一部数据未flush可以进行提交

满足提交条件后，就会调用commit0方法提交数据，将数据写入到fileChannel中：

public class MappedFile extends ReferenceResource {
    // 数据写入位置
    protected final AtomicInteger wrotePosition = new AtomicInteger(0);
    // 数据提交位置
    protected final AtomicInteger committedPosition = new AtomicInteger(0);
    // 数据flush位置
    private final AtomicInteger flushedPosition = new AtomicInteger(0);

    // 提交数据
    public int commit(final int commitLeastPages) {
        // 如果writeBuffer为空
        if (writeBuffer == null) {
            // 不需要提交任何数据到，返回之前记录的写入位置
            return this.wrotePosition.get();
        }
        // 如果可以提交数据
        if (this.isAbleToCommit(commitLeastPages)) {
            if (this.hold()) {
                // 提交数据
                commit0();
                this.release();
            } else {
                log.warn("in commit, hold failed, commit offset = " + this.committedPosition.get());
            }
        }

        // All dirty data has been committed to FileChannel.
        if (writeBuffer != null && this.transientStorePool != null && this.fileSize == this.committedPosition.get()) {
            this.transientStorePool.returnBuffer(writeBuffer);
            this.writeBuffer = null;
        }
        // 返回提交位置
        return this.committedPosition.get();
    }

    // 是否可以提交数据
    protected boolean isAbleToCommit(final int commitLeastPages) {
        // 获取提交数据的位置偏移量
        int flush = this.committedPosition.get();
        // 获取写入数据的位置偏移量
        int write = this.wrotePosition.get();

        if (this.isFull()) {
            return true;
        }
        // 如果最少提交页数大于0
        if (commitLeastPages > 0) {
            // 写入位置/页大小 - flush位置/页大小 是否大于至少提交的页数
            return ((write / OS_PAGE_SIZE) - (flush / OS_PAGE_SIZE)) >= commitLeastPages;
        }
        // 判断是否需要flush数据
        return write > flush;
    }

    protected void commit0() {
        // 获取写入位置
        int writePos = this.wrotePosition.get();
        // 获取上次提交的位置
        int lastCommittedPosition = this.committedPosition.get();

        if (writePos - lastCommittedPosition > 0) {
            try {
                // 创建共享缓冲区
                ByteBuffer byteBuffer = writeBuffer.slice();
                // 设置上一次提交位置
                byteBuffer.position(lastCommittedPosition);
                byteBuffer.limit(writePos);
                this.fileChannel.position(lastCommittedPosition);
                // 数据写入fileChannel
                this.fileChannel.write(byteBuffer);
                // 更新写入的位置
                this.committedPosition.set(writePos);
            } catch (Throwable e) {
                log.error("Error occurred when commit data to FileChannel.", e);
            }
        }
    }
}

FlushRealTimeService

如果未开启暂存池，会直接使用FlushRealTimeService进行刷盘，当然如果开启暂存池，写入一批数据后，同样会使用FlushRealTimeService进行刷盘，FlushRealTimeService同样继承了FlushCommitLogService，是用于执行刷盘的线程，处理逻辑与提交刷盘数据逻辑相似，只不过不是提交数据，而是调用flush方法将提交的数据刷入磁盘：

1. 从配置信息中获取flush间隔、每次flush的最少页数和两次flush的最大间隔时间
2. 如果当前时间大于上次flush时间+两次flush的最大间隔时间，意味着已经有比较长的一段时间没有进行flush，此时将每次flush的最少页数设置为0不限制flush页数
3. 调用waitForRunning等待被唤醒
4. 如果被唤醒，调用mappedFileQueue的flush方法进行刷盘

class FlushRealTimeService extends FlushCommitLogService {
        private long lastFlushTimestamp = 0; // 上一次flush的时间
        private long printTimes = 0;

        public void run() {
            CommitLog.log.info(this.getServiceName() + " service started");
            // 如果未停止
            while (!this.isStopped()) {
                //
                boolean flushCommitLogTimed = CommitLog.this.defaultMessageStore.getMessageStoreConfig().isFlushCommitLogTimed();
                // 获取flush间隔
                int interval = CommitLog.this.defaultMessageStore.getMessageStoreConfig().getFlushIntervalCommitLog();
                // flush至少包含的页数
                int flushPhysicQueueLeastPages = CommitLog.this.defaultMessageStore.getMessageStoreConfig().getFlushCommitLogLeastPages();
                // 两次flush的时间间隔
                int flushPhysicQueueThoroughInterval =
                    CommitLog.this.defaultMessageStore.getMessageStoreConfig().getFlushCommitLogThoroughInterval();

                boolean printFlushProgress = false;
                long currentTimeMillis = System.currentTimeMillis();
                // 如果当前毫秒数 大于上次flush时间 + 两次flush之间的间隔
                if (currentTimeMillis >= (this.lastFlushTimestamp + flushPhysicQueueThoroughInterval)) {
                    this.lastFlushTimestamp = currentTimeMillis; // 更新flush时间
                    flushPhysicQueueLeastPages = 0; // flush至少包含的页数置为0
                    printFlushProgress = (printTimes++ % 10) == 0;
                }

                try {
                    //
                    if (flushCommitLogTimed) {
                        // 睡眠
                        Thread.sleep(interval);
                    } else {
                        // 等待flush被唤醒
                        this.waitForRunning(interval);
                    }
                    if (printFlushProgress) {
                        // 打印刷盘进程
                        this.printFlushProgress();
                    }

                    long begin = System.currentTimeMillis();
                    // 进行刷盘
                    CommitLog.this.mappedFileQueue.flush(flushPhysicQueueLeastPages);
                    long storeTimestamp = CommitLog.this.mappedFileQueue.getStoreTimestamp();
                    if (storeTimestamp > 0) {
                        CommitLog.this.defaultMessageStore.getStoreCheckpoint().setPhysicMsgTimestamp(storeTimestamp);
                    }
                    long past = System.currentTimeMillis() - begin;
                    if (past > 500) {
                        log.info("Flush data to disk costs {} ms", past);
                    }
                } catch (Throwable e) {
                    CommitLog.log.warn(this.getServiceName() + " service has exception. ", e);
                    this.printFlushProgress();
                }
            }

            // 如果服务停止，确保数据被刷盘
            boolean result = false;
            for (int i = 0; i < RETRY_TIMES_OVER && !result; i++) {
                // 进行刷盘
                result = CommitLog.this.mappedFileQueue.flush(0);
                CommitLog.log.info(this.getServiceName() + " service shutdown, retry " + (i + 1) + " times " + (result ? "OK" : "Not OK"));
            }
            this.printFlushProgress();
            CommitLog.log.info(this.getServiceName() + " service end");
        }

刷盘

刷盘的方法在MappedFileQueue的flush方法中实现，处理逻辑如下：

1. 根据 flush的位置偏移量获取映射文件
2. 调用mappedFile的flush方法进行刷盘，并返回刷盘后的位置偏移量
3. 计算最新的flush偏移量
4. 更新flushedWhere的值为最新的flush偏移量

public class MappedFileQueue {
    protected long flushedWhere = 0; // flush的位置偏移量
    private long committedWhere = 0; // 提交的位置偏移量

    // flush刷盘
    public boolean flush(final int flushLeastPages) {
        boolean result = true;
        // 获取flush的位置偏移量映射文件
        MappedFile mappedFile = this.findMappedFileByOffset(this.flushedWhere, this.flushedWhere == 0);
        if (mappedFile != null) {
            // 获取时间戳
            long tmpTimeStamp = mappedFile.getStoreTimestamp();
            // 调用MappedFile的flush方法进行刷盘，返回刷盘后的偏移量
            int offset = mappedFile.flush(flushLeastPages);
            // 计算最新的flush偏移量
            long where = mappedFile.getFileFromOffset() + offset;
            result = where == this.flushedWhere;
            // 更新flush偏移量
            this.flushedWhere = where;
            if (0 == flushLeastPages) {
                this.storeTimestamp = tmpTimeStamp;
            }
        }
        // 返回flush的偏移量
        return result;
    }
}

flush的逻辑也与commit方法的逻辑类似：

1. 调用isAbleToFlush判断是否满足刷盘条件，获取上次flush位置偏移量和当前写入位置偏移量进行如下校验：

   • 文件是否已写满，即文件大小是否与写入数据位置相等，如果相等说明文件已经写满需要执行刷盘，满足刷盘条件

   • 如果最少flush页数大于0，计算本次flush的页数是否大于或等于最少flush页数，如果满足可以进行刷盘

     本次flush数据的页数计算方法：写入位置/页大小 - flush位置/页大小

   • 如果写入位置偏移量是否大于flush位置偏移量，如果大于表示有数据未进行刷盘，满足刷盘条件

2. 调用fileChannel的force或者mappedByteBuffer的force方法进行刷盘

3. 记录本次flush的位置，并作为结果返回

public class MappedFile extends ReferenceResource {

    protected final AtomicInteger wrotePosition = new AtomicInteger(0);
    protected final AtomicInteger committedPosition = new AtomicInteger(0);
    private final AtomicInteger flushedPosition = new AtomicInteger(0);

    /**
     * 进行刷盘并返回flush后的偏移量
     */
    public int flush(final int flushLeastPages) {
        // 是否可以刷盘
        if (this.isAbleToFlush(flushLeastPages)) {
            if (this.hold()) {
                int value = getReadPosition();
                try {
                    // 如果writeBuffer不为空
                    if (writeBuffer != null || this.fileChannel.position() != 0) {
                        // 将数据刷到硬盘
                        this.fileChannel.force(false);
                    } else {
                        this.mappedByteBuffer.force();
                    }
                } catch (Throwable e) {
                    log.error("Error occurred when force data to disk.", e);
                }
                // 记录flush位置
                this.flushedPosition.set(value);
                this.release();
            } else {
                log.warn("in flush, hold failed, flush offset = " + this.flushedPosition.get());
                this.flushedPosition.set(getReadPosition());
            }
        }
        // 返回flush位置
        return this.getFlushedPosition();
    }

    // 是否可以刷盘
    private boolean isAbleToFlush(final int flushLeastPages) {
        // 获取上次flush位置
        int flush = this.flushedPosition.get();
        // 写入位置偏移量
        int write = getReadPosition();
        if (this.isFull()) {
            return true;
        }
        // 如果flush的页数大于0，校验本次flush的页数是否满足条件
        if (flushLeastPages > 0) {
            // 本次flush的页数：写入位置偏移量/OS_PAGE_SIZE - 上次flush位置偏移量/OS_PAGE_SIZE，是否大于flushLeastPages
            return ((write / OS_PAGE_SIZE) - (flush / OS_PAGE_SIZE)) >= flushLeastPages;
        }
        // 写入位置偏移量是否大于flush位置偏移量
        return write > flush;
    }

    // 文件是否已写满
    public boolean isFull() {
        // 文件大小是否与写入数据位置相等
        return this.fileSize == this.wrotePosition.get();
    }

    /**
     * 返回当前有效数据的位置
     */
    public int getReadPosition() {
        // 如果writeBuffer为空使用写入位置，否则使用提交位置
        return this.writeBuffer == null ? this.wrotePosition.get() : this.committedPosition.get();
    }
}