【Zookeeper】源码分析之网络通信（三）
来源：互联网 发布：武汉软件行业协会 编辑：程序博客网 时间：2024/05/19 02:39
一、前言
前面已经学习了NIOServerCnxn，接着继续学习NettyServerCnxn。
二、NettyServerCnxn源码分析
2.1 类的继承关系
public class NettyServerCnxn extends ServerCnxn {}
说明：NettyServerCnxn继承了ServerCnxn抽象类，使用Netty框架来高效处理与客户端之间的通信。
2.2 类的内部类
1. SendBufferWriter类
private class SendBufferWriter extends Writer { private StringBuffer sb = new StringBuffer(); /** * Check if we are ready to send another chunk. * @param force force sending, even if not a full chunk */ // 是否准备好发送另一块 private void checkFlush(boolean force) { if ((force && sb.length() > 0) || sb.length() > 2048) { // 当强制发送并且sb大小大于0，或者sb大小大于2048即发送缓存 sendBuffer(ByteBuffer.wrap(sb.toString().getBytes())); // clear our internal buffer sb.setLength(0); } } @Override public void close() throws IOException { if (sb == null) return; // 关闭之前需要强制性发送缓存 checkFlush(true); sb = null; // clear out the ref to ensure no reuse } @Override public void flush() throws IOException { checkFlush(true); } @Override public void write(char[] cbuf, int off, int len) throws IOException { sb.append(cbuf, off, len); checkFlush(false); } }
说明：与NIOServerCnxn中相同，该类用来将给客户端的响应进行分块，不再累赘。
2. ResumeMessageEvent类
static class ResumeMessageEvent implements MessageEvent { // 通道 Channel channel; // 构造函数 ResumeMessageEvent(Channel channel) { this.channel = channel; } @Override public Object getMessage() {return null;} @Override public SocketAddress getRemoteAddress() {return null;} @Override public Channel getChannel() {return channel;} @Override public ChannelFuture getFuture() {return null;} };
说明：ResumeMessageEvent继承MessageEvent，其表示消息的传输或接收。
3. CommandThread类
private abstract class CommandThread /*extends Thread*/ { PrintWriter pw; CommandThread(PrintWriter pw) { this.pw = pw; } public void start() { run(); } public void run() { try { commandRun(); } catch (IOException ie) { LOG.error("Error in running command ", ie); } finally { cleanupWriterSocket(pw); } } public abstract void commandRun() throws IOException; }
说明：其与NIOServerCnxn中类似，也是每个子类对应着一个命令，值得注意的是针对每个CMD命令，其仅仅使用一个线程来处理。
2.3 类的属性
public class NettyServerCnxn extends ServerCnxn { // 日志 Logger LOG = LoggerFactory.getLogger(NettyServerCnxn.class); // 通道 Channel channel; // 通道缓存 ChannelBuffer queuedBuffer; // 节流与否 volatile boolean throttled; // Byte缓冲区 ByteBuffer bb; // 四个字节的缓冲区 ByteBuffer bbLen = ByteBuffer.allocate(4); // 会话ID long sessionId; // 会话超时时间 int sessionTimeout; // 计数 AtomicLong outstandingCount = new AtomicLong(); /** The ZooKeeperServer for this connection. May be null if the server * is not currently serving requests (for example if the server is not * an active quorum participant. */ // Zookeeper服务器 private volatile ZooKeeperServer zkServer; // NettyServerCnxn工厂 NettyServerCnxnFactory factory; // 初始化与否 boolean initialized; // 四个字节 private static final byte[] fourBytes = new byte[4]; private static final String ZK_NOT_SERVING = "This ZooKeeper instance is not currently serving requests";}
说明：NettyServerCnxn维护了与客户端之间的通道缓冲、缓冲区及会话的相关属性。
2.4 类的构造函数
NettyServerCnxn(Channel channel, ZooKeeperServer zks, NettyServerCnxnFactory factory) { // 给属性赋值 this.channel = channel; this.zkServer = zks; this.factory = factory; if (this.factory.login != null) { // 需要登录信息(用户名和密码登录) this.zooKeeperSaslServer = new ZooKeeperSaslServer(factory.login); } }
说明：构造函数对NettyServerCnxn中的部分重要属性进行了赋值，其中还涉及到是否需要用户登录。
2.5 核心函数分析
1. receiveMessage函数
public void receiveMessage(ChannelBuffer message) { try { while(message.readable() && !throttled) { // 当writerIndex > readerIndex，并且不节流时，满足条件 if (bb != null) { // 不为null if (LOG.isTraceEnabled()) { LOG.trace("message readable " + message.readableBytes() + " bb len " + bb.remaining() + " " + bb); ByteBuffer dat = bb.duplicate(); dat.flip(); LOG.trace(Long.toHexString(sessionId) + " bb 0x" + ChannelBuffers.hexDump( ChannelBuffers.copiedBuffer(dat))); } if (bb.remaining() > message.readableBytes()) { // bb剩余空间大于message中可读字节大小 // 确定新的limit int newLimit = bb.position() + message.readableBytes(); bb.limit(newLimit); } // 将message写入bb中 message.readBytes(bb); // 重置bb的limit bb.limit(bb.capacity()); if (LOG.isTraceEnabled()) { LOG.trace("after readBytes message readable " + message.readableBytes() + " bb len " + bb.remaining() + " " + bb); ByteBuffer dat = bb.duplicate(); dat.flip(); LOG.trace("after readbytes " + Long.toHexString(sessionId) + " bb 0x" + ChannelBuffers.hexDump( ChannelBuffers.copiedBuffer(dat))); } if (bb.remaining() == 0) { // 已经读完message，表示内容已经全部接收 // 统计接收信息 packetReceived(); // 翻转，可读 bb.flip(); ZooKeeperServer zks = this.zkServer; if (zks == null) { // Zookeeper服务器为空 throw new IOException("ZK down"); } if (initialized) { // 未被初始化 // 处理bb中包含的包信息 zks.processPacket(this, bb); if (zks.shouldThrottle(outstandingCount.incrementAndGet())) { // 是否已经节流 // 不接收数据 disableRecvNoWait(); } } else { // 已经初始化 LOG.debug("got conn req request from " + getRemoteSocketAddress()); // 处理连接请求 zks.processConnectRequest(this, bb); initialized = true; } bb = null; } } else { // bb为null if (LOG.isTraceEnabled()) { LOG.trace("message readable " + message.readableBytes() + " bblenrem " + bbLen.remaining()); // 复制bbLen缓冲 ByteBuffer dat = bbLen.duplicate(); // 翻转 dat.flip(); LOG.trace(Long.toHexString(sessionId) + " bbLen 0x" + ChannelBuffers.hexDump( ChannelBuffers.copiedBuffer(dat))); } if (message.readableBytes() < bbLen.remaining()) { // bb剩余空间大于message中可读字节大小 // 重设bbLen的limit bbLen.limit(bbLen.position() + message.readableBytes()); } // 将message内容写入bbLen中 message.readBytes(bbLen); // 重置bbLen的limit bbLen.limit(bbLen.capacity()); if (bbLen.remaining() == 0) { // 已经读完message，表示内容已经全部接收 // 翻转 bbLen.flip(); if (LOG.isTraceEnabled()) { LOG.trace(Long.toHexString(sessionId) + " bbLen 0x" + ChannelBuffers.hexDump( ChannelBuffers.copiedBuffer(bbLen))); } // 读取position后四个字节 int len = bbLen.getInt(); if (LOG.isTraceEnabled()) { LOG.trace(Long.toHexString(sessionId) + " bbLen len is " + len); } // 清除缓存 bbLen.clear(); if (!initialized) { // 未被初始化 if (checkFourLetterWord(channel, message, len)) { // 是否是四个字母的命令 return; } } if (len < 0 || len > BinaryInputArchive.maxBuffer) { throw new IOException("Len error " + len); } // 根据len重新分配缓冲，以便接收内容 bb = ByteBuffer.allocate(len); } } } } catch(IOException e) { LOG.warn("Closing connection to " + getRemoteSocketAddress(), e); close(); } }
说明：该函数用于接收ChannelBuffer中的数据，函数在while循环体中，当writerIndex大于readerIndex(表示ChannelBuffer中还有可读内容)且throttled为false时执行while循环体，该函数大致可以分为两部分，首先是当bb不为空时，表示已经准备好读取ChannelBuffer中的内容，其流程如下
if (bb != null) { // 不为null，表示已经准备好读取message if (LOG.isTraceEnabled()) { LOG.trace("message readable " + message.readableBytes() + " bb len " + bb.remaining() + " " + bb); ByteBuffer dat = bb.duplicate(); dat.flip(); LOG.trace(Long.toHexString(sessionId) + " bb 0x" + ChannelBuffers.hexDump( ChannelBuffers.copiedBuffer(dat))); } if (bb.remaining() > message.readableBytes()) { // bb剩余空间大于message中可读字节大小 // 确定新的limit int newLimit = bb.position() + message.readableBytes(); bb.limit(newLimit); } // 将message写入bb中 message.readBytes(bb); // 重置bb的limit bb.limit(bb.capacity()); if (LOG.isTraceEnabled()) { LOG.trace("after readBytes message readable " + message.readableBytes() + " bb len " + bb.remaining() + " " + bb); ByteBuffer dat = bb.duplicate(); dat.flip(); LOG.trace("after readbytes " + Long.toHexString(sessionId) + " bb 0x" + ChannelBuffers.hexDump( ChannelBuffers.copiedBuffer(dat))); } if (bb.remaining() == 0) { // 已经读完message，表示内容已经全部接收 // 统计接收信息 packetReceived(); // 翻转，可读 bb.flip(); ZooKeeperServer zks = this.zkServer; if (zks == null) { // Zookeeper服务器为空 throw new IOException("ZK down"); } if (initialized) { // 未被初始化 // 处理bb中包含的包信息 zks.processPacket(this, bb); if (zks.shouldThrottle(outstandingCount.incrementAndGet())) { // 是否已经节流 // 不接收数据 disableRecvNoWait(); } } else { // 已经初始化 LOG.debug("got conn req request from " + getRemoteSocketAddress()); // 处理连接请求 zks.processConnectRequest(this, bb); initialized = true; } bb = null; } }
其中主要的部分是判断bb的剩余空间是否大于message中的内容，简单而言，就是判断bb是否还有足够空间存储message内容，然后设置bb的limit，之后将message内容读入bb缓冲中，之后再次确定时候已经读完message内容，统计接收信息，再根据是否已经初始化来处理包或者是连接请求，其中的请求内容都存储在bb中。而当bb为空时，其流程如下
else { // bb为null if (LOG.isTraceEnabled()) { LOG.trace("message readable " + message.readableBytes() + " bblenrem " + bbLen.remaining()); // 复制bbLen缓冲 ByteBuffer dat = bbLen.duplicate(); // 翻转 dat.flip(); LOG.trace(Long.toHexString(sessionId) + " bbLen 0x" + ChannelBuffers.hexDump( ChannelBuffers.copiedBuffer(dat))); } if (message.readableBytes() < bbLen.remaining()) { // bb剩余空间大于message中可读字节大小 // 重设bbLen的limit bbLen.limit(bbLen.position() + message.readableBytes()); } // 将message内容写入bbLen中 message.readBytes(bbLen); // 重置bbLen的limit bbLen.limit(bbLen.capacity()); if (bbLen.remaining() == 0) { // 已经读完message，表示内容已经全部接收 // 翻转 bbLen.flip(); if (LOG.isTraceEnabled()) { LOG.trace(Long.toHexString(sessionId) + " bbLen 0x" + ChannelBuffers.hexDump( ChannelBuffers.copiedBuffer(bbLen))); } // 读取position后四个字节 int len = bbLen.getInt(); if (LOG.isTraceEnabled()) { LOG.trace(Long.toHexString(sessionId) + " bbLen len is " + len); } // 清除缓存 bbLen.clear(); if (!initialized) { // 未被初始化 if (checkFourLetterWord(channel, message, len)) { // 是否是四个字母的命令 return; } } if (len < 0 || len > BinaryInputArchive.maxBuffer) { throw new IOException("Len error " + len); } // 根据len重新分配缓冲，以便接收内容 bb = ByteBuffer.allocate(len); } }
当bb为空时，表示还没有给bb分配足够的内存空间来读取message，首先还是将message内容（后续内容的长度）读入bbLen中，然后再确定读入的内容代表后续真正内容的长度len，然后再根据len来为bb分配存储空间，方便后续读取真正的内容。
2. sendResponse函数
public void sendResponse(ReplyHeader h, Record r, String tag) throws IOException { if (!channel.isOpen()) { return; } ByteArrayOutputStream baos = new ByteArrayOutputStream(); // Make space for length BinaryOutputArchive bos = BinaryOutputArchive.getArchive(baos); try { // 向baos中写入四个字节(空) baos.write(fourBytes); // 写入记录 bos.writeRecord(h, "header"); if (r != null) { // 写入记录 bos.writeRecord(r, tag); } // 关闭 baos.close(); } catch (IOException e) { LOG.error("Error serializing response"); } // 转化为Byte Array byte b[] = baos.toByteArray(); // 将Byte Array封装成ByteBuffer ByteBuffer bb = ByteBuffer.wrap(b); bb.putInt(b.length - 4).rewind(); // 发送缓冲 sendBuffer(bb); if (h.getXid() > 0) { // zks cannot be null otherwise we would not have gotten here! if (!zkServer.shouldThrottle(outstandingCount.decrementAndGet())) { enableRecv(); } } }
说明：其首先会将header和record都写入baos，之后再将baos转化为ByteBuffer，之后在调用sendBuffer来发送缓冲，而sendBuffer完成的操作是将ByteBuffer写入ChannelBuffer中。
3. process函数
public void process(WatchedEvent event) { // 创建响应头 ReplyHeader h = new ReplyHeader(-1, -1L, 0); if (LOG.isTraceEnabled()) { ZooTrace.logTraceMessage(LOG, ZooTrace.EVENT_DELIVERY_TRACE_MASK, "Deliver event " + event + " to 0x" + Long.toHexString(this.sessionId) + " through " + this); } // Convert WatchedEvent to a type that can be sent over the wire WatcherEvent e = event.getWrapper(); try { // 发送响应 sendResponse(h, e, "notification"); } catch (IOException e1) { if (LOG.isDebugEnabled()) { LOG.debug("Problem sending to " + getRemoteSocketAddress(), e1); } close(); } }
说明：首先创建ReplyHeader，然后再调用sendResponse来发送响应，最后调用close函数进行后续关闭处理。
三、总结
本篇博文讲解了基于Netty完成服务端与客户端之间的通信，其效率相对较高，也谢谢各位园友的观看~
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