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前言

在之前的文章里，筆者詳細(xì)的闡述了Prometheus時(shí)序數(shù)據(jù)庫在內(nèi)存和磁盤中的存儲結(jié)構(gòu)。有了前面的鋪墊，筆者就可以在本篇文章闡述下數(shù)據(jù)的插入過程。

監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)的插入

在這里，筆者并不會去討論P(yáng)romtheus向各個(gè)Endpoint抓取數(shù)據(jù)的過程。而是僅僅圍繞著數(shù)據(jù)是如何插入Prometheus的過程做下闡述。對應(yīng)方法:

func (a *headAppender) Add(lset labels.Labels, t int64, v float64) (uint64, error) { 
    ...... 
    // 如果lset對應(yīng)的series沒有，則建一個(gè)。同時(shí)把新建的series放入倒排Posting映射里面 
    s, created := a.head.getOrCreate(lset.Hash(), lset)  
    if created { // 如果新創(chuàng)建了一個(gè)，則將新建的也放到a.series里面 
        a.series = append(a.series, record.RefSeries{ 
            Ref:    s.ref, 
            Labels: lset, 
        }) 
    } 
    return s.ref, a.AddFast(s.ref, t, v) 
} 

我們就以下面的add函數(shù)調(diào)用為例:

app.Add(labels.FromStrings("foo", "bar"), 0, 0) 

首先是getOrCreate,顧名思義，不存在則創(chuàng)建一個(gè)。創(chuàng)建的過程包含了seriesHashMap/Postings(倒排索引)/LabelIndex的維護(hù)。如下圖所示:

然后是AddFast方法

func (a *headAppender) AddFast(ref uint64, t int64, v float64) error{ 
        // 拿出對應(yīng)的memSeries 
        s := a.head.series.getByID(ref) 
        ...... 
        // 設(shè)置為等待提交狀態(tài) 
        s.pendingCommit=true 
        ...... 
        // 為了事務(wù)概念，放入temp存儲，等待真正commit時(shí)候再寫入memSeries 
        a.samples = append(a.samples, record.RefSample{Ref: ref,T:   t,V:   v,}) 
        //  
} 

Prometheus在add數(shù)據(jù)點(diǎn)的時(shí)候并沒有直接add到memSeries(也就是query所用到的結(jié)構(gòu)體里),而是加入到一個(gè)臨時(shí)的samples切片里面。同時(shí)還將這個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)對應(yīng)的memSeries同步增加到另一個(gè)sampleSeries里面。

事務(wù)可見性

為什么要這么做呢?就是為了實(shí)現(xiàn)commit語義，只有commit過后數(shù)據(jù)才可見(能被查詢到)。否則，無法見到這些數(shù)據(jù)。而commit的動作主要就是WAL(Write Ahead Log)以及將headerAppender.samples數(shù)據(jù)寫到其對應(yīng)的memSeries中。這樣，查詢就可見這些數(shù)據(jù)了，如下圖所示:

WAL

由于Prometheus最近的數(shù)據(jù)是保存在內(nèi)存里面的，未防止服務(wù)器宕機(jī)丟失數(shù)據(jù)。其在commit之前先寫了日志W(wǎng)AL。等服務(wù)重啟的時(shí)候，再從WAL日志里面獲取信息并重放。

為了性能，Prometheus了另一個(gè)goroutine去做文件的sync操作，所以并不能保證WAL不丟。進(jìn)而也不能保證監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)完全不丟。這點(diǎn)也是監(jiān)控業(yè)務(wù)的特性決定的。

寫入代碼為:

commit() 
|=> 
func (a *headAppender) log() error { 
    ...... 
    // 往WAL寫入對應(yīng)的series信息 
    if len(a.series) > 0 { 
        rec = enc.Series(a.series, buf) 
        buf = rec[:0] 
 
        if err := a.head.wal.Log(rec); err != nil { 
            return errors.Wrap(err, "log series") 
        } 
    } 
    ...... 
    // 往WAL寫入真正的samples 
    if len(a.samples) > 0 { 
        rec = enc.Samples(a.samples, buf) 
        buf = rec[:0] 
 
        if err := a.head.wal.Log(rec); err != nil { 
            return errors.Wrap(err, "log samples") 
        } 
    } 
} 

對應(yīng)的WAL日志格式為:

Series records

┌────────────────────────────────────────────┐ 
│ type = 1 <1b>                              │ 
├────────────────────────────────────────────┤ 
│ ┌─────────┬──────────────────────────────┐ │ 
│ │ id <8b> │ n = len(labels) <uvarint>    │ │ 
│ ├─────────┴────────────┬─────────────────┤ │ 
│ │ len(str_1) <uvarint> │ str_1 <bytes>   │ │ 
│ ├──────────────────────┴─────────────────┤ │ 
│ │  ...                                   │ │ 
│ ├───────────────────────┬────────────────┤ │ 
│ │ len(str_2n) <uvarint> │ str_2n <bytes> │ │ 
│ └───────────────────────┴────────────────┘ │ 
│                  . . .                     │ 
└────────────────────────────────────────────┘ 

Sample records

┌──────────────────────────────────────────────────────────────────┐ 
│ type = 2 <1b>                                                    │ 
├──────────────────────────────────────────────────────────────────┤ 
│ ┌────────────────────┬───────────────────────────┐               │ 
│ │ id <8b>            │ timestamp <8b>            │               │ 
│ └────────────────────┴───────────────────────────┘               │ 
│ ┌────────────────────┬───────────────────────────┬─────────────┐ │ 
│ │ id_delta <uvarint> │ timestamp_delta <uvarint> │ value <8b>  │ │ 
│ └────────────────────┴───────────────────────────┴─────────────┘ │ 
│                              . . .                               │ 
└──────────────────────────────────────────────────────────────────┘ 

見Prometheus WAL.md

落盤存儲

之前描述的所有數(shù)據(jù)都是寫到內(nèi)存里面。最終落地是通過compator routine將每兩個(gè)小時(shí)的數(shù)據(jù)打包到一個(gè)Blocks里面。

具體可見筆者之前的博客《Prometheus時(shí)序數(shù)據(jù)庫-磁盤中的存儲結(jié)構(gòu)》

總結(jié)

在這篇文章里，筆者詳細(xì)描述了Prometheus數(shù)據(jù)的插入過程。在下一篇文章里面，筆者會繼續(xù)

闡述Prometheus數(shù)據(jù)的查詢過程。

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