MD中bitmap源代码分析--设置流程

1. 同步/异步刷磁盘

　　Bitmap文件写磁盘分同步和异步两种：

　　1) 同步置位：当盘阵有写请求时，对应的bitmap文件相应bit被置位，bitmap内存页被设置了DIRTY标志。而在下发写请求给磁盘以前，必须保证bitmap文件下刷完成后才向磁盘发送写请求。这种状况须要等待写bitmap磁盘文件完成，所以是同步的。（由bitmap_unplug()完成）

　　之因此写bit要在写chunk数据以前就同步刷磁盘，由于若是写请求先下发了，而写bit在这以后刷磁盘的话，当写磁盘过程当中发生故障，好比掉电，此时数据是不一致的，而磁盘的bitmap文件中因为还没来得及记录写bit在内存中置位的结果，致使以后会错误的认为数据是一致的。在经过bitmap_statrwrite()和bitmap_unplug()两步实现了bitmap中的bit批量下刷的状况下，实现了同步置位，是为了保证正确性。

　　2) 异步清零：当下发磁盘的写请求完成后，须要将bitmap内存页中相应的bit清零，而后把bitmap文件下刷。而这个过程不须要等待写bitmap磁盘文件完成，所以是异步的。（由bitmap_daemon_work()完成）

　　而清bit能够在写请求完成以后异步来作，由于就算是写失败，也不会影响正确性，只是会带来一次额外的同步。异步清零的机制好处在于，在还未清零或者内存位图清0但没有刷到磁盘的时候，又有对该页的写请求到来，就只用增长bmc计数器或者只是把内存位图置位，而不用再写到外存的位图文件中，从而减小了一次写外存位图的io。另外，异步清零也实现了bitmap中的bit批量下刷。

2. 写流程Bitmap的设置

　　在Raid1的写流程中，bitmap的设置操做主要在bitmap_statrwrite()、bitmap_unplug()、bitmap_endwrite()。

　　bitmap_statrwrite()，该函数在raid1中的make_request()中调用。在提交每一个盘的bio到pending_bio_list以前调用该函数。

　　bitmap_statrwrite()的主要工做：

1. 1. 是对写请求的chunk对应bit置1；
   2. 设置对应bit的bitmap_attr为BITMAP_PAGE_DIRTY；
   3. 用*bmc来作还没有完成的写请求计数。

　　具体流程以下图所示：

 

1. 若是是延迟写，则增长延迟写计数；
2. 因为一个写操做涉及的数据段可能对应多个数据块（bitmap-chunk指定的大小），对于每一个这样的数据块：

　　　　a) 获取该数据块的bitmap内存结构，即bp数组指向的内容；

　　　　b) 若是该数据块对应的counter达到最大值，说明盘阵上该数据区进行的写访问已经太多，盘阵等待过久，此时须要启动设备的队列处理；

　　　　c) 若是该数据块上没有正在进行的写操做（*bmc为0），设置filemap对应的bit，设置该bitmap页对应的bitmap_attr属性为BITMAP_PAGE_DIRTY，计数该页上有多少脏的chunk，将该数据块对应的计数*bmc直接设置为2；

　　　　d) 若是该数据块的内存位图已经置位，则将*bmc直接是设置为2；

　　　　e) 对应的bmc计数累加。

 

　　bitmap_unplug()的主要工做，遍历bitmap的全部filemap页：

1. 若是页属性为BITMAP_PAGE_DIRTY，则将该页写入磁盘，同时清除BITMAP_PAGE_DIRTY。等待写入结束后返回。
2. 若是页属性为BITMAP_PAGE_NEEDWRITE，则将该页写入磁盘，同时清除BITMAP_PAGE_NEEDWRITE。返回。

　　这里须要注意的是，若是只有BITMAP_PAGE_NEEDWRITE标记的页，是不须要等待的，由于bit的清除并非很关键，即便这个信息丢失，最多不过是多余的同步操做而已，没有反作用。而bit的设置，则须要保证写入磁盘的“可靠”后，才能进行盘阵chunk的写入；不然在chunk数据写入磁盘时，对应的bitmap中的bit写入磁盘前，盘阵出现异常，则可能致使数据不一致而bitmap不能发觉。

bitmap_unplug()函数实现了下面两种机制：

　　实现bitmap同步刷磁盘：

1. unplug函数的执行在写下发以前进行。raid1守护进程执行flush_pending_writes()，这个流程首先调用bitmap_unplug()处理，调用generic_make_request()下发chunk数据的写请求；
2. bit写盘彻底结束以后，才退出unplug函数。页属性BITMAP_PAGE_DIRTY 时，bitmap_unplug()是等待write_page()写盘完成以后才退出的。实现了bitmap同步刷磁盘，确保了数据的可靠性。

　　实现bitmap批量刷磁盘：

1. bitmap_startwrite和bitmap_unplug两步实现。bitmap_unplug要遍历全部bitmap file缓存的page，bitmap_startwrite只针对一次写操做对应的bitmap file缓存的page。

 

　　bitmap_endwrite()，写完成后，取出对应数据段的bitmap内存结构：

1. COUNT递减；
2. 若是COUNT<=2，则设置对应filemap页的BITMAP_PAGE_CLEAN属性；
3. 若是有chunk写失败，则设置对应bitmap的*bmc的NEEDED标志。表示须要同步。

　　具体的函数代码流程以下图所示：

3. 同步流程Bitmap的设置

　　bitmap_start_sync()。在chunk同步操做开始时，调用该函数。这个函数获取bitmap的内存结构：

1. 若是NEEDED标志或者RESYNC标志被设置，就认为该数据块须要同步；
2. 此时若是盘阵工做无缺，则清除NEEDED标志，设置RESYNC标志；
3. 若是NEEDED和RESYNC都没有设置，则认为该数据块不须要同步。

　　bitmap_end_sync()。chunk同步完成后，调用该函数。这个函数获取bitmap的内存结构：

1. 若是RESYNC标志被设置，则清除该标志；
2. 若是同步是失败的，则设置NEED位；
3. 若是同步成功，而且COUNT<=2，则设置该页属性为BITMAP_PAGE_CLEAN，表示该页存在须要清除的bit位。

 

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