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??作為主要和磁盤、網絡打交道的分布式存儲系統，序列化是最基礎的功能之一，今天我們來看一下Ceph中序列化的設計與實現。
1. Ceph序列化的方式
??序列化（ceph稱之為encode）的目的是將數據結構表示為二進制流的方式，以便通過網絡傳輸或保存在磁盤等存儲介質上，其逆過程稱之為反序列化（ceph稱之為decode）。例如對于字符串“abc”，其序列化結果為7個字節（bytes):
??03 00 00 00 61 62 63
??其中頭四個字節（03 00 00 00）表示字符串的長度為3個字符，后3個字節（61 62 63）分別是字符“abc”的ASCII碼的16進制表示。Ceph采用little-endian的序列化方式，即低地址存放最低有效字節，所以32位整數0x12345678的序列化結果為78 56 34 12。
??由于序列化在整個系統中是非常基本，非常常用的功能，Ceph將其序列化方式設計為一個同一的結構，即任意支持序列化的數據結構，都必須提供一對定義在全局命名空間上的序列化/反序列化(encode/decode)函數。例如，如果我們定義了一個結構體inode，就必須在全局命名空間中定義以下兩個方法：

encode(struct inode, bufferlist bl); decode(struct inode, bufferlist::iterator bl);

??在此基礎上，序列化的使用就變得非常容易 。 即對于任意可序列化的類型T的實例instance_T，都可以通過以下語句:

::encode(instance_T, instance_bufferlist);

將instance_T序列化并保存到bufferlist類的實例instance_bufferlist中。
??以下代碼演示了將一個時間戳以及一個inode序列化到一個bufferlist中。

utime_t timestamp; inode_t inode; bufferlist bl; ::encode(timetamp, bl) ::encode(inode, bl);

??bufferlist類（定義于include/buffer.h）是ceph核心的緩存類，用于保存序列化結果、數據緩存、網絡通訊等，可以將bufferlist理解為一個可變長度的char數組。關于bufferlist的設計與實現，可以參考《Ceph中Bufferlist》。
??序列化后的數據可以通過反序列化方法讀取，例如以下代碼片段從一個bufferlist中反序列化一個時間戳和一個inode（前提是該bl中已經被序列化了一個utime_t和一個inode，否則會報錯）。

bufferlist::iterator bl; ::decode(timetamp, bl) ::decode(inode, bl);

2 數據結構的序列化
??Ceph為其所有用到數據類型提供了序列化方法或反序列化方法，這些數據類型包括了絕大部分基礎數據類型（int、bool等）、結構體類型的序列化（ceph_mds_request_head等）、集合類型（vector、list、set、map等）、以及自定義的復雜數據類型（例如表示inode的inode_t等），以下分別介紹不同數據類型的序列化實現方式。
2.1 基本數據類型的序列化
??基本數據類型的序列化結果基本就是該類型在內存中的表示形式。基本數據類型的序列化方法使用手工編寫，定義在include/encoding.h中，包括以下類型：

__u8, __s8, char, bool ceph_le64, ceph_le32, ceph_le16, float, double, uint64_t, int64_t, uint32_t, int32_t, uint16_t, int16_t, string, char*

在手工編寫encode方法過程中，為了避免重復代碼，借助了WRITE_RAW_ENCODER和WRITE_INTTYPE_ENCODER兩個宏。
2.2 結構體類型的序列化
??結構體類型的序列化方法與基本數據類型的序列化方法一致，即使用結構體的內存布局作為序列化的形式。在結構體定義完成后，通過調用WRITE_RAW_ENCODER宏函數生成結構體的全局encode方法，例如結構體ceph_mds_request_head相關結構實現如下。

struct ceph_mds_request_head {__le64 oldest_client_tid;__le32 mdsmap_epoch;__le32 flags;__u8 num_retry, num_fwd;__le16 num_releases;__le32 op;__le32 caller_uid, caller_gid;__le64 ino; } __attribute__ ((packed));

WRITE_RAW_ENCODER(ceph_mds_request_head)
其中：
ceph_mds_request_head結構體定義在include/ceph_fs.h . WRITE_RAW_ENCODER(ceph_mds_request_head)語句位于include/types.h WRITE_RAW_ENCODER宏函數定義在include/encoding.h WRITE_RAW_ENCODER宏函數實際上是通過調用encode_raw實現的，而encode_raw調用bufferlist的append的方法，通過內存拷貝，將數據結構放入到bufferlist中。相關代碼為：

template<class T> inline void encode_raw(const T& t, bufferlist& bl) {bl.append((char*)&t, sizeof(t)); } template<class T> inline void decode_raw(T& t, bufferlist::iterator &p) {p.copy(sizeof(t), (char*)&t); }

2.3 集合數據類型的序列化
??集合數據類型序列化的基本思路包括兩步：
??1) 序列化集合大小，
??2) 序列化集合內的所有元素
??例如vector<T>& v的序列化方法：

template<class T> inline void encode(const std::vector<T>& v, bufferlist& bl) {__u32 n = v.size();encode(n, bl);for (typename std::vector<T>::const_iterator p = v.begin(); p != v.end(); ++p)encode(*p, bl); }

其中元素的序列化通過調用該元素的encode方法實現。
??常用集合數據類型的序列化已經由Ceph實現，位于include/encoding.h中，包括以下集合類型：

pair, triple list, set, vector, map, multimap hash_map, hash_set deque

??集合類型的序列化方法皆為基于泛型（模板類）的實現方式，適用于所有泛型派生類
2.4 復雜數據類型的序列化
??除以上兩種業務無關的數據類型外，其它數據類型的序列化實現包括兩部分： 在類型內部現實encode方法，將類型內部的encode方法重定義為全局方法。
??以下以utime_t類為例：

class utime_t {struct {__u32 tv_sec, tv_nsec;} tv;void encode(bufferlist &bl) const {::encode(tv.tv_sec, bl);::encode(tv.tv_nsec, bl);}void decode(bufferlist::iterator &p) {::decode(tv.tv_sec, p);::decode(tv.tv_nsec, p);} }; WRITE_CLASS_ENCODER(utime_t)

??utime_t內部實現了encode和decode兩個方法，WRITE_CLASS_ENCODER宏函數將這兩個方法轉化為全局方法。
??WRITE_CLASS_ENCODER宏函數定義于include/encoding.h中，其定義如下：

#define WRITE_CLASS_ENCODER(cl)inline void encode(const cl &c, bufferlist &bl, uint64_t features=0) {ENCODE_DUMP_PRE(); c.encode(bl); ENCODE_DUMP_POST(cl); }inline void decode(cl &c, bufferlist::iterator &p) { c.decode(p); }

??復雜數據結構內部的encode方法的實現方式通常是調用其內部主要數據結構的encode方法，例如utime_t類的encode方法實際上是序列化內部的tv.tv_sec和tv.tv_nsec兩個成員。

轉載于:https://my.oschina.net/u/3011935/blog/979200

總結

以上是生活随笔為你收集整理的Ceph中的序列化的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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