15.zookeeper原理解析-客户端与服务器端交互
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Zookeeper集群中server数量总是确定的，所以集群中的server交互采用比较可靠的bio长连接模型；不同于集群中sever间交互zookeeper客户端其实数量是未知的，为了提高zookeeper并发性能，zookeeper客户端与服务器端交互采用nio模型。下面我们主要来讲讲zookeeper的服务器端与客户端的交互。读者对nio不了解的话不妨抽点时间去了解下，对于一些nio框架如netty，mina再如一些web容器如tomcat，jetty底层都实现一套nio框架，对于实现nio框架模型大家不妨去谷歌百度搜一下Doug Lea的scalable io in java 这个ppt。
客户端
ClientCnxnSocketNIO是zookeeper的nio通讯层的客户端部分，下面伪代码示例其核心代码：
ClientCnxnSocketNIO{
doTransport() {
if （如果之前连接没有立马连上，则在这里处理OP_CONNECT事件) {
sendThread.primeConnection();
} else {
doIO
}
//队列中有发送的消息， 开启写
}
doIO() {
if (sockKey.isReadable()) {
sendThread.readResponse(incomingBuffer);
updateLastHeard();
}
if（sockKey.isWritable()） {
Packetp = outgoingQueue.getFirst() //从发送队列取
updateLastSend
p.requestHeader.setXid(cnxn.getXid());//设置客户端的xid
序列化
发送
从发送队列删除
加入到pendingQueue队列
}
}
}
ClientCnxn 是客户端操作ClientCnxnSocketNIO的工具，维护了发送任务线程SendThread，事件任务线程EventThead, 发送队列OutgoingQueue以及请求消息的等待队列PendingQueue。下面以伪代码来示例其核心代码
ClientCnxn {
outgoingQueue//待向服务器端发送的队列, 客户端提交请求放入这个队列
pendingQueue //发送以后等待响应的队列,
submitRequest(){
//client端一个封装成一个packet
outgoingQueue.add(packet);
selector.wakeup();
packet.wait(); //如果是同步调用wait，应该反馈后会
}
SendThread {
run() {
1.设置clientCnxnSocket 最后发送时间，最后的心跳时间
2. if(!clientCnxnSocket.isConnected()) {
startConnect（） //主要工作clientCnxnSocket做
} else {
计算下次ping的时间, 发送心跳
委托给 clientCnxnSocket.doTranspor进行底层的nio传输
}
}
primeConnection(){
//构建ConnectRequest
//组合成通讯层的Packet对象，添加到发送队列，对于ConnectRequest其requestHeader为null
outgoingQueue.addFirst
clientCnxnSocket.enableReadWriteOnly();//确保读写事件都监听
}
readResponse(){
1.先读响应头，先对特殊的xid进行处理
2. packet = pendingQueue.remove() //由于client和server都是单线程处理，多队列处理，所以认为全局有序
3. 反序列化响应体response, 并设置到packet上
4.finishPacket 1）同步notifyAll，结束 2）异步加入到event线程的队列
}
}
EventThread{ //主要支持异步的回调
run() {
}
}
}
大家观察客户端操作类Zookeeper里面的操作类主要分为两个参数不带callback的同步方法和参数带callback的异步方法。
1. 同步调用方法实现类似Future同步转异步模式实现
1） Client提交请求对象封装成packet对象放入OutgoingQueue队列，并调用packet.wait()阻塞当前线程。
2） 每个Client都只有一个SendThread线程是线性处理OutgoingQueue中的请求消息的,SendThread线程通过ClientCnxnSocketNIO工具顺序从OutgoingQueue队列中取请求消息发送到服务器端，同时将请求packet加入到PendingQueue中
3） ClientCnxnSocketNIO工具接收处理服务器端响应
4） 从PendingQueue队列取出对应的packet，并调packet.notifyAll()唤醒阻塞的线程完成同步调用
2. 异步调用的总体流程跟同步类似关键区别在于
1） 向OutgoingQueue队列提交请求后，不会调用packet.wait()阻塞当前线程，主流程继续执行
2） 同同步调用
3） 同同步调用
4） 从PendingQueue队列取出对应的packet，并调packet.callback方法完成回调处理
Zookeeper服务器端
NIOServerCnxnFactory工厂类，zookeeperserver用来启动监听客户端连接，每当有客户端请求连接进来，NIOServerCnxnFactory都会为这个链接构建NIOServerCnxn 实例来单独处理与这个客户端的交互
NIOServerCnxn封装了处理读取客户端请求数据与及向客户端响应数据
下面通过伪代码来实例：
NIOServerCnxnFactory {
configure {
绑定端口
作为server监听
注册selectkey 的连接时间
}
run { //起到accept的作用
1. OP_ACCEPT， 将NIOServerCnxn(handler) attach到selectkey以便被读写事件使用
2. OP_READ 和 OP_WRITE取出handler NIOServerCnxn,并调doIo
}
}
NIOServerCnxn {
构造器 {
//设置selectkey对read感兴趣
}
doIo {
if(k.isReadable()) {
1. 读前四个字节, 代表请求内容长度，不包括自己的4字节
2. 读取到字节数组中
3. zkServer.processPacket()或者zkServer.processConnectRequest()
}
if(k.isWritable()) {
1.从outgoingBuffers取ByteBuffer
2.发送bytes
}
}
}
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