聊聊Zookeeper之会话机制Session

什么是Zookeeper的会话机制

我们在服务器启动Zookeeper的时候能得知，ZK服务端对外默认端口是2181。而客户端连接到服务端上，其本质其实就是一个TCP连接（长连接） ，当连接正式建立起来的时候，就开起来该次会话的生命周期了。有了会话之后，后续的请求发送，回应，心跳检测等机制都是基于会话来实现的。那对于ZK的服务端来说，如何维护管理这些会话，就是本文要聊的内容啦~

Session相关的基本概念

当连接建立的时候，Session就已经建立起来，与这个过程相关的有三个重要的值：

• SessionID：会话的唯一标识，由ZK来分配

• TimeOut：会话超时时间。在客户端与服务端连接的期间，如果因为某些原因断开了连接（如网络中断等等），该次会话以及其相关的临时节点不会被马上删除，而是等待TimeOut耗尽之后，若客户端没有重连上来，那本次会话才会失效，相关的一些临时节点也会被删除

• Expiration Time：TimeOut是一个相对时间，而Expiration Time则是在时间轴上的一个绝对过期时间。可能你也会想到，一个比较通用的计算方法就是：
  $$ExpirationTime=CurrentTime(当前时间)+TimeOut(超时时间)$$
  这样算出来的时间最准确。但ZK可不是这么算的，它用的是
  $$ExpirationTim{e}_{=}CurrentTime+SessionTimeOut$$

  $$ExpirationTime=(ExpirationTim{e}_{/}ExpirationInterval+1)\ast ExpirationInterval$$
  ExpirationInterval默认值为2000毫秒，至于为什么要这样算，稍后讲分桶策略的时候再详细聊一下叭~

顺便贴一下SessionId生成的源码，SessionId的生成和两个东西相关联，一个是时间戳，一个是机器id

/**其中id是机器id**/
public static long initializeNextSession(long id) {
        long nextSid = 0;
        nextSid = (System.currentTimeMillis() << 24) >>> 8;
        nextSid =  nextSid | (id <<56);
        return nextSid;
}

分桶机制

Session是由ZK服务端来进行管理的，一个服务端可以为多个客户端服务，也就是说，有多个Session，那这些Session是怎么样被管理的呢？而分桶机制可以说就是其管理的一个手段。ZK服务端会维护着一个个"桶",然后把Session们分配到一个个的桶里面。而这个区分的维度，就是ExpirationTime

为什么要如此区分呢？因为ZK的服务端会在运行期间定时地对会话进行超时检测，如果不对Session进行维护的话，那在检测的时候岂不是要遍历所有的Session？这显然不是一个好办法，所以才以超时时间为维度来存放Session，这样在检测的时候，只需要扫描对应的桶就可以了

那这样的话，新的问题就来了：每个Session的超时时间是一个很分散的值，假设有1000个Session，很可能就会有1000个不同的超时时间，进而有1000个桶，这样有啥意义吗？这就要回头看一下ExpirationTime的计算公式了，再贴一下：
$$ExpirationTim{e}_{=}CurrentTime+SessionTimeOut$$

$$ExpirationTime=(ExpirationTim{e}_{/}ExpirationInterval+1)\ast ExpirationInterval$$

可以看到，最终得到的ExpirationTime是ExpirationInterval的倍数，而ExpirationInterval就是ZK服务端定时检查过期Session的频率，默认为2000毫秒。所以说，每个Session的ExpirationTime最后都是一个近似值，是ExpirationInterval的倍数，这样的话，ZK在进行扫描的时候，只需要扫描一个桶即可。

另外让过期时间是ExpirationInterval的倍数还有一个好处就是，让检查时间和每个Session的过期时间在一个时间节点上。否则的话就会出现一个问题：ZK检查完毕的1毫秒后，就有一个Session新过期了，这种情况肯定是不好。

Session激活（续约）

在客户端与服务端完成连接之后生成过期时间，这个值并不是一直不变的，而是会随着客户端与服务端的交互来更新。过期时间的更新，当然就伴随着Session在桶上的迁移

最简单的一点，客户端每向服务端发送请求，包括读请求和写请求，都会触发一次激活，因为这预示着客户端处于活跃状态

而如果客户端一直没有读写请求，那么它在TimeOut的三分之一时间内没有发送过请求的话，那么客户端会发送一次PING，来触发Session的激活。当然，如果客户端直接断开连接的话，那么TimeOut结束后就会被服务端扫描到然后进行清楚了