Hadoop源代码分析：HDFS读取和写入数据流控制(DataTransferThrottler类别)

DataTransferThrottler类别Datanode读取和写入数据时控制传输数据速率。这个类是线程安全的，它可以由多个线程共享。

用途是构建DataTransferThrottler对象，并设置期限period和带宽bandwidthPerSec，际读写前调用DataTransferThrottler.throttle()方法。假设I/O的速率相对给定的带宽太快，则该方法会将当前线程wait。

两个构造函数

• 双參构造函数，能够设置周期period和带宽bandwidthPerSec。

                 public DataTransferThrottler( long period, long bandwidthPerSec)

• 单參构造函数，能够设置带宽bandwidthPerSec, 周期period默认被设置为500ms。

                 public DataTransferThrottler( long bandwidthPerSec)

重要属性

period	周期，单位毫秒
periodExtension	周期扩展时间。单位毫秒
bytesPerPeriod	一个周期内能够发送/接收的byte总数
curPeriodStart	当前周期開始时间，单位毫秒
curReserve	当前周期内还能够发送/接收的byte数
bytesAlreadyUsed	当前周期内已经使用的byte数

带宽bandWidthPerPerSec = bytesPerPeriod * period/1000

DataTransferThrottler.throttle()方法

该方法有两个入參：

• numOfBytes是自从上次throttle被调用到如今，须要发送/接收的byte数；
• canceler是一个外部取消器，能够用来检測是否取消流量控制。

DataTransferThrottler.throttle()方法会先将curReserve减去numOfBytes。接着运行例如以下逻辑。

• 假设curReserve大于0，则说明当前周期还有余量，throttle方法直接返回。
• 假设curReserve小于等于0，则说明当前周期已经没有余量，会运行以下逻辑。

               >假设当前时间now小于当前周期结束时间curPeriodEnd，则wait到下一个周期

               >假设当前时间now大于当前周期结束时间curPeriodEnd而且小于curPeriodStart+periodExtension。说明已经进入下一个周期而且throttle应该不是非常长时间没有使用，则将curReserve加上下一个周期能够传输的byte总数bytesPerPeriod，并将curPeriodStart设置到下一个周期的開始。

               >假设当前时间now大于curPeriodStart+periodExtension。则可能Throttler非常长时间没有使用。则抛弃上一个周期。

DataTransferThrottler.throttle()方法源代码例如以下：

public synchronized void throttle(long numOfBytes , Canceler canceler) {
  if ( numOfBytes <= 0 ) {
    return;
  }
  //当前周期余量减去须要发送/接收的byte数numOfBytes
  curReserve -= numOfBytes ;
  bytesAlreadyUsed += numOfBytes;

  //假设curReserve小于等于0，则说明当前周期已经没有余量
  while ( curReserve <= 0) {
    //假设传入了有效取消器canceler，而且取消器的取消状态isCancelled是true，则直接退出while循环
    if (canceler != null && canceler.isCancelled()) {
      return;
    }
    long now = monotonicNow();
    //计算当前周期结束时间。并存放在curPeriodEnd变量中
    long curPeriodEnd = curPeriodStart + period ;

    if ( now < curPeriodEnd ) {
      //等待下一个周期，这样curReserve就能够添加
      try {
        wait( curPeriodEnd - now );
      } catch (InterruptedException e) {
        //终止throttle, 而且重置interrupted状态来确保在调用栈中其他interrupt处理器能够正确运行
        Thread. currentThread().interrupt();
        break;
      }
    }
    //假设当前时间now比当前结束时间curPeriodEnd晚，而且小于curPeriodStart+periodExtension(周期3倍时间)，则进入下一个周期
    //并添加bytesPerPeriod到curReserve 
    else if ( now <  (curPeriodStart + periodExtension)) {
      curPeriodStart = curPeriodEnd;
      curReserve += bytesPerPeriod ;
    }
    //假设当前时间now大于curPeriodStart+periodExtension，则可能Throttler非常长时间没有使用。抛弃上一个周期
    else {
      curPeriodStart = now;
      curReserve = bytesPerPeriod - bytesAlreadyUsed;
    }
  }

  bytesAlreadyUsed -= numOfBytes;
}

总结

DataTransferThrottler类能够控制传输数据在一段时期内的平均速率。但可能在一个周期结束时瞬时速率会失控。

參考资料

hadoop-release-2.5.0源代码

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