• Solr4.8.0源码分析(9)之Lucene的索引文件(2)

    Solr4.8.0源码分析(9)之Lucene的索引文件(2)

    一. Segments_N文件

    　　一个索引对应一个目录，索引文件都存放在目录里面。Solr的索引文件存放在Solr/Home下的core/data/index目录中，一个core对应一个索引。

          Segments_N例举了索引所有有效的segments信息以及删除的具体信息，一个索引可以有多个Segments_N，但是有效的往往总是N最大的那个，为什么会出现多个segments_N，主要是由于暂时无法删除它们或者有indexwriter在进行commit操作，又或者IndexDeletionPolicy 在进行。Segments_N的代码主要在Segmentsinfos.java里面。

    1.1 Segments_N的选取

    　　如何选择Segments_N文件进行读取：

    • 遍历索引目录内以Segments开头但是不是Segments_gen的文件，取出最大的N作为genA。
    1 String[] files = null;
2 long genA = -1;
3 files = directory.listAll();  
4 if (files != null) {
5       genA = getLastCommitGeneration(files);
6 }
7 
8 ...
     1   public static long getLastCommitGeneration(String[] files) {
 2     if (files == null) {
 3       return -1;
 4     }
 5     long max = -1;
 6     for (String file : files) {
 7       if (file.startsWith(IndexFileNames.SEGMENTS) && !file.equals(IndexFileNames.SEGMENTS_GEN)) {
 8         long gen = generationFromSegmentsFileName(file);
 9         if (gen > max) {
10           max = gen;
11         }
12       }
13     }
14     return max;
15   }
    • 打开segments.gen，其中保存了当前的N值。其格式如下，读出版本号(Version)，然后再读出两个N，如果两者相等，则作为genB。
    1 long genB = -1;
2 ChecksumIndexInput genInput = null;
3 try {
4        genInput = directory.openChecksumInput(IndexFileNames.SEGMENTS_GEN, IOContext.READONCE);
5 } catch (IOException e) {
6 ...
7 int version = genInput.readInt();
8 long gen0 = genInput.readLong();
9 long gen1 = genInput.readLong();
    10if (gen0 == gen1) {
              genB = gen0;
       }

    • 在上述得到的genA和genB中选择最大的那个作为当前的N，方才打开segments_N文件

     1 gen = Math.max(genA, genB); 

    1.2 Segments_N的结构

    Segment的结构：

    Header, Version, NameCounter, SegCount, <SegName, SegCodec, DelGen, DeletionCount, FieldInfosGen, UpdatesFiles>SegCount, CommitUserData, Footer

    其中<SegName, SegCodec, DelGen, DeletionCount, FieldInfosGen, UpdatesFiles>表示一个段的信息，SegCount表示段的数量，所以

    <SegName, SegCodec, DelGen, DeletionCount, FieldInfosGen, UpdatesFiles>SegCount  表示这样的SegCount个段连在一起。

    • head：head是一个CodecHeader，包含了Magic,CodecName,Version三部分。

                      Magic是一个开始表示符，通常情况下为1071082519.

    　　            CodecName是文件的标识符

                      Version索引文件版本信息，当用某个版本号的IndexReader读取另一个版本号生成的索引的时候，会因为此值不同而报错。

     1   public static int checkHeader(DataInput in, String codec, int minVersion, int maxVersion)
 2     throws IOException {
 3 
 4     // Safety to guard against reading a bogus string:
 5     final int actualHeader = in.readInt();   //读取Magic
 6     if (actualHeader != CODEC_MAGIC) {
 7       throw new CorruptIndexException("codec header mismatch: actual header=" + actualHeader + " vs expected header=" + CODEC_MAGIC + " (resource: " + in + ")");
 8     }
 9     return checkHeaderNoMagic(in, codec, minVersion, maxVersion); //读取CodecName和Version，并判断
10   }
    • Version：
      • 索引的版本号，记录了IndexWriter将修改提交到索引文件中的次数
      • 其初始值大多数情况下从索引文件里面读出。
      • 我们并不关心IndexWriter将修改提交到索引的具体次数，而更关心到底哪个是最新的。IndexReader中常比较自己的version和索引文件中的version是否相同来判断此IndexReader被打开后，还有没有被IndexWriter更新。
     1 public boolean isCurrent() throws IOException {
 2     ensureOpen();
 3     if (writer == null || writer.isClosed()) {
 4       // Fully read the segments file: this ensures that it's
 5       // completely written so that if
 6       // IndexWriter.prepareCommit has been called (but not
 7       // yet commit), then the reader will still see itself as
 8       // current:
 9       SegmentInfos sis = new SegmentInfos();
10       sis.read(directory);
11 
12       // we loaded SegmentInfos from the directory
13       return sis.getVersion() == segmentInfos.getVersion();
14     } else {
15       return writer.nrtIsCurrent(segmentInfos);
16     }
    •  NameCount
      • 是下一个新段(Segment)的段名。
      • 所有属于同一个段的索引文件都以段名作为文件名，一般为_0.xxx, _0.yyy,  _1.xxx, _1.yyy ……
      • 新生成的段的段名一般为原有最大段名加一。
    • SegCount
      • 段(Segment)的个数。
    • SegCount个段的元数据信息：
      • SegName：段名，所有属于同一个段的文件都有以段名作为文件名。
      • SegCodec：编码segment的codec名字
      • del文件的版本号
        • Lucene中，在optimize之前，删除的文档是保存在.del文件中的。
        • DelGen是每当IndexWriter向索引文件中提交删除操作的时候，加1，并生成新的.del文件
        • 如果该值设为-1表示没有删除的document
    • DeletionCount：本segment删除的documents个数
    • FieldInfosGen：segment中域文件的版本信息，如果该值为-1表示对域文件未有更新操作，如果大于0表示有更新操作
    • UpdatesFiles：存储本segment更新的文件列表
    • CommitUserData：
    • Footer：codec编码的结尾，包含了检验和以及检验算法ID

    1.3 read()

    可以通过查看read()函数来对照Segment_N的格式

     1 public final void read(Directory directory, String segmentFileName) throws IOException {
 2     boolean success = false;
 3 
 4     // Clear any previous segments:
 5     this.clear();
 6     //获取现在的segment代号，即Segment_N的N值
 7     generation = generationFromSegmentsFileName(segmentFileName);
 8 
 9     lastGeneration = generation;
10     //获取检验和
11     ChecksumIndexInput input = directory.openChecksumInput(segmentFileName, IOContext.READ);
12     try {
13       //获取Header的Magic一般情况下为1071082519 ，Header由Magic，Codecname以及Version组成
14       final int format = input.readInt();       
15       final int actualFormat;
16       if (format == CodecUtil.CODEC_MAGIC) {
17         // 4.0+ 获取Header的Codecname信息
18         actualFormat = CodecUtil.checkHeaderNoMagic(input, "segments", VERSION_40, VERSION_48);
19         version = input.readLong();         //获取Header的version信息
20         counter = input.readInt();          //获取NameCount，即下一段新的段名
21         int numSegments = input.readInt();  //获取segment个数
22         if (numSegments < 0) {
23           throw new CorruptIndexException("invalid segment count: " + numSegments + " (resource: " + input + ")");
24         }
25         //遍历SegCount个的段数据
26         for(int seg=0;seg<numSegments;seg++) {
27           String segName = input.readString();                  //SegName
28           Codec codec = Codec.forName(input.readString());      //SegCodec
29           //System.out.println("SIS.read seg=" + seg + " codec=" + codec);
30           SegmentInfo info = codec.segmentInfoFormat().getSegmentInfoReader().read(directory, segName, IOContext.READ);
31           info.setCodec(codec);
32           long delGen = input.readLong();                       //DelGen
33           int delCount = input.readInt();                       //DeletionCount
34           if (delCount < 0 || delCount > info.getDocCount()) {
35             throw new CorruptIndexException("invalid deletion count: " + delCount + " vs docCount=" + info.getDocCount() + " (resource: " + input + ")");
36           }
37           long fieldInfosGen = -1;
38           if (actualFormat >= VERSION_46) {
39             fieldInfosGen = input.readLong();                   //FieldInfosGen
40           }
41           SegmentCommitInfo siPerCommit = new SegmentCommitInfo(info, delCount, delGen, fieldInfosGen);
42           if (actualFormat >= VERSION_46) {
43             //UpdatesFiles 首先读取UpdatesFiles的个数，如果等于0则后续接着没有更新的文件，
44             //否则就获取所有numGensUpdatesFiles个文件并写入SegmentCommitInfo中。
45             int numGensUpdatesFiles = input.readInt();          
46             final Map<Long,Set<String>> genUpdatesFiles;
47             if (numGensUpdatesFiles == 0) {
48               genUpdatesFiles = Collections.emptyMap();
49             } else {
50               genUpdatesFiles = new HashMap<>(numGensUpdatesFiles);
51               for (int i = 0; i < numGensUpdatesFiles; i++) {
52                 genUpdatesFiles.put(input.readLong(), input.readStringSet());
53               }
54             }
55             siPerCommit.setGenUpdatesFiles(genUpdatesFiles);
56           }
57           add(siPerCommit);
58         }
59         userData = input.readStringStringMap();                  //CommitUserData
60       } else {
61         actualFormat = -1;
62         Lucene3xSegmentInfoReader.readLegacyInfos(this, directory, input, format);
63         Codec codec = Codec.forName("Lucene3x");
64         for (SegmentCommitInfo info : this) {
65           info.info.setCodec(codec);
66         }
67       }
68       //Footer
69       if (actualFormat >= VERSION_48) {
70         CodecUtil.checkFooter(input);
71       } else {
72         final long checksumNow = input.getChecksum();
73         final long checksumThen = input.readLong();
74         if (checksumNow != checksumThen) {
75           throw new CorruptIndexException("checksum mismatch in segments file (resource: " + input + ")");
76         }
77         CodecUtil.checkEOF(input);
78       }
79 
80       success = true;
81     } finally {
82       if (!success) {
83         // Clear any segment infos we had loaded so we
84         // have a clean slate on retry:
85         this.clear();
86         IOUtils.closeWhileHandlingException(input);
87       } else {
88         input.close();
89       }
90     }
91   }
    SegmentInfo info = codec.segmentInfoFormat().getSegmentInfoReader().read(directory, segName, IOContext.READ);

    前文《Solr4.8.0源码分析(7)之Solr SPI》中讲到，Solr会从看resources/META-INF/services/org.apache.lucene.codecs.Codec中读取相应版本的Codec，在solrconfg.xml中配置<luceneMatchVersion>4.8</luceneMatchVersion>，那么solr会去获取org.apache.lucene.codecs.lucene46.Lucene46Codec。所以上面代码的codec其实是Lucene46Codec，segmentInfoFormat返回的是Lucene46SegmentInfoFormat。由此可见在读取segment_N时候，Solr也会取读取每一个Segment的信息(.si).

    1   private final StoredFieldsFormat fieldsFormat = new Lucene41StoredFieldsFormat();
2   private final TermVectorsFormat vectorsFormat = new Lucene42TermVectorsFormat();
3   private final FieldInfosFormat fieldInfosFormat = new Lucene46FieldInfosFormat();
4   private final SegmentInfoFormat segmentInfosFormat = new Lucene46SegmentInfoFormat();
5   private final LiveDocsFormat liveDocsFormat = new Lucene40LiveDocsFormat();

    对照read()和write()，基本上可以看出write是read是逆过程。

    read的过程首要保证的是我们读到的segment是最新的。read()是个不停循环尝试读取最新segmentinfo的过程，如果发生IOException则说明此时正在进行commit操作，那么这个时候获取的segment信息就不是最新的。Lucene提供三种方法来尝试获取最新的segment信息：

    1.首先就是前文提到的获取最大的gen(generation)，当尝试两次之后，如果最大的gen大于lastgen说明segment信息已经更新，否则说明没有更新或者该方法不适用所以转入第二这种方法。

    2. 如果第一种方法失败，则直接gen++，即直接去解析下一个gen的segment_N文件。

    3. 如果解析失败，则进行gen的回退，gen--，尝试解析该gen的segment_N文件，即segment信息并未更新

    1.4 write()

    write的过程跟read()是相反，这里主要想了解下SegmentCommitInfo与genUpdatesFiles。

    首先看下write的调用关系：commit操作分为两部分prepareCommit和finishcommit。prepareCommit调用write将新的Segment_N，之后在finishcommit中进行真正的commit操作，如果操作失败就进行回归。commit成功后再把gen信息写入segment.gen.

    1   final void prepareCommit(Directory dir) throws IOException {
2     if (pendingSegnOutput != null) {
3       throw new IllegalStateException("prepareCommit was already called");
4     }
5     write(dir);
6   }
     1 for (SegmentCommitInfo siPerCommit : this) {
 2         SegmentInfo si = siPerCommit.info;
 3         segnOutput.writeString(si.name);
 4         segnOutput.writeString(si.getCodec().getName());
 5         segnOutput.writeLong(siPerCommit.getDelGen());
 6         int delCount = siPerCommit.getDelCount();
 7         if (delCount < 0 || delCount > si.getDocCount()) {
 8           throw new IllegalStateException("cannot write segment: invalid docCount segment=" + si.name + " docCount=" + si.getDocCount() + " delCount=" + delCount);
 9         }
10         segnOutput.writeInt(delCount);
11         segnOutput.writeLong(siPerCommit.getFieldInfosGen());
12         final Map<Long,Set<String>> genUpdatesFiles = siPerCommit.getUpdatesFiles();
13         segnOutput.writeInt(genUpdatesFiles.size());
14         for (Entry<Long,Set<String>> e : genUpdatesFiles.entrySet()) {
15           segnOutput.writeLong(e.getKey());
16           segnOutput.writeStringSet(e.getValue());
17         }
18 ...
19 }

    在finishcommit中主要完成三个操作，

    1.在Segment_N中加入footer，如果加入失败则进行回滚。

    2.调用Directory.syc()将所有的writer写入磁盘，如果写入失败则进行回滚

    3.生成segment_gen。

    在prepareCommit和finishcommit过程中间会出现一个IndexOutput流 pendingSegnOutput 负责将当前commit时的Sgementinfos的状态写入到Segment_N中，它只存在prepareCommit和finishcommit之间，在其他时候为null。

    至此，基本上对Segmentinfos.java这个类有了初步的了解，以及对Segment_N以及Segment_gen的结构理解。但是到这里我还是有点疑问：Segment_N结构每一个segment段信息中有个updatefiles，它到底有啥用处，留着以后再回过头来学习。
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