hadoop的心跳回忆

hadoop的集群是基于master/slave模式，namenode和jobtracker属于master，而datanode/tasktracker属于slaves。master只有一个，而slaves有多个。

namenode与datanode之间的通信，jobtracker与tasktracker直接的通信，都是通过“心跳”完成的。

以前看过hadoop心跳原理的源代码，今天再回忆一下，呵呵，所以叫“心跳回忆”。


1、心跳机制

心跳的机制大概是这样的：
1) master启动的时候，会开一个ipc server在那里。
2) slave启动时，会连接master，并每隔3秒钟主动向master发送一个“心跳”，将自己的状态信息告诉master，然后master也是通过这个心跳的返回值，向slave节点传达指令。


2、找到心跳的代码

拿namenode和datanode来说，在datanode的offerService方法中，每隔3秒向namenode发送心跳的代码：

 /**
   * Main loop for the DataNode.  Runs until shutdown,
   * forever calling remote NameNode functions.
   */
  public void offerService() throws Exception {
     
    ...

    //
    // Now loop for a long time....
    //

    while (shouldRun) {
      try {
        long startTime = now();

        //
        // Every so often, send heartbeat or block-report
        //
        
	// 如果到了3秒钟，就向namenode发心跳
        if (startTime - lastHeartbeat > heartBeatInterval) {
          //
          // All heartbeat messages include following info:
          // -- Datanode name
          // -- data transfer port
          // -- Total capacity
          // -- Bytes remaining
          //
          lastHeartbeat = startTime;
          DatanodeCommand[] cmds = namenode.sendHeartbeat(dnRegistration,
                                                       data.getCapacity(),
                                                       data.getDfsUsed(),
                                                       data.getRemaining(),
                                                       xmitsInProgress.get(),
                                                       getXceiverCount());

	  // 注意上面这行代码，“发送心跳”竟然就是调用namenode的一个方法？？

          myMetrics.heartbeats.inc(now() - startTime);
          //LOG.info("Just sent heartbeat, with name " + localName);

	  // 处理对心跳的返回值（namenode传给datanode的指令）
          if (!processCommand(cmds))
            continue;
        }

  	// 这里省略很多代码
	...
    } // while (shouldRun)
  } // offerService

上面这段代码，如果是单机的程序，没什么值得奇怪的。但是，这是hadoop集群！datanode和namenode在2台不同的机器（或2个JVM）上运行！datanode机器竟然直接调用namenode的方法！这是怎么实现的？难道是传说中的RMI吗？？

下面我们主要就来分析这个方法调用的细节。


3、心跳的底层细节一：datanode怎么获得namenode对象的？

首先，DataNode类中，有一个namenode的成员变量：

public class DataNode extends Configured 
    implements InterDatanodeProtocol, ClientDatanodeProtocol, FSConstants, Runnable {
  ...
  public DatanodeProtocol namenode = null;
  ... 
}

下面是NameNode类的定义：

public class NameNode implements ClientProtocol, DatanodeProtocol,
                                 NamenodeProtocol, FSConstants,
                                 RefreshAuthorizationPolicyProtocol {
  ... 
}

注意：NameNode实现了DatanodeProtocol接口，DatanodeProtocol接口定义了namenode和datanode之间通信的方法。

那么，DataNode类是怎么获取到NameNode类的引用呢？

在Datanode端，为namenode变量赋值的代码：

    // connect to name node
    this.namenode = (DatanodeProtocol) 
      RPC.waitForProxy(DatanodeProtocol.class,
                       DatanodeProtocol.versionID,
                       nameNodeAddr, 
                       conf);

在继续去RPC类中追踪：

VersionedProtocol proxy =
        (VersionedProtocol) Proxy.newProxyInstance(
            protocol.getClassLoader(), new Class[] { protocol },
            new Invoker(addr, ticket, conf, factory));

现在，明白了！
1) 对namenode的赋值，并不是真正的new了一个实现了DatanodeProtocol接口的对象，而是获得了一个 动态代理！！
2) 上面这段代码中，protocol的类型是DatanodeProtocol.class
3) 对namenode的所有调用，都被委托(delegate)给了Invoker


4、心跳的底层细节二：看看Invoker类

Invoker类是org.apache.hadoop.ipc.RPC类的一个静态内部类：

	 private static class Invoker implements InvocationHandler {

在这个类中，看invoke方法：
  

public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable {
			...

		      ObjectWritable value = (ObjectWritable)
		        client.call(new Invocation(method, args), address, 
		                    method.getDeclaringClass(), ticket);
      			...
		      return value.get();
		   }

所有的方法调用又被delegate给client的call方法了！

client是Invoker中的成员变量：
  

 private Client client;

所以可以看出：DatanodeProtocol中的每个方法调用，都被包装成一个Invocation对象，再由client.call()调用


5、心跳的底层细节三：Invocation类

Invocation类是org.apache.hadoop.ipc.RPC类的一个静态内部类

没有什么业务逻辑方法，主要作用就是一个VO


6、心跳的底层细节四：client类的call方法

接下来重点看client类的call方法：

  public Writable call(Writable param, InetSocketAddress addr, 
                       Class<?> protocol, UserGroupInformation ticket)  
                       throws InterruptedException, IOException {

    Call call = new Call(param);   
		// 将Invocation转化为Call
    Connection connection = getConnection(addr, protocol, ticket, call);
		// 连接远程服务器
    connection.sendParam(call);                 // send the parameter
		// 将“序列化”后的call发给过去
    boolean interrupted = false;
    synchronized (call) {
      while (!call.done) {
        try {
          call.wait();                           // wait for the result
		// 等待调用结果
        } catch (InterruptedException ie) {
          // save the fact that we were interrupted
          interrupted = true;
        }
      }

      if (interrupted) {
        // set the interrupt flag now that we are done waiting
        Thread.currentThread().interrupt();
      }

      if (call.error != null) {
        if (call.error instanceof RemoteException) {
          call.error.fillInStackTrace();
          throw call.error;
        } else { // local exception
          throw wrapException(addr, call.error);
        }
      } else {
        return call.value;
		// 返回
      }
    }
  }

7、现在，一目了然了

datanode向namenode发送heartbeat过程是这样的：

	a) 在datanode初始化获得namenode的proxy
	b) 在datanode上，调用namenode proxy的heartbeat方法：
		namenode.sendHeartbeat(dnRegistration,
                                                       data.getCapacity(),
                                                       data.getDfsUsed(),
                                                       data.getRemaining(),
                                                       xmitsInProgress.get(),
                                                       getXceiverCount());
	c) 在datanode上的namenode动态代理类将这个调用包装成(或者叫“序列化成”)一个Invocation对象，并调用client.call方法
	d) client call方法将Invocation转化为Call对象
	e) client 将call发送到真正的namenode服务器
	f) namenode接收后，转化成namenode端的Call，并process后，通过Responder发回来！
	g) datanode接收结果，并将结果转化为DatanodeCommand[]
		

8、再看动态代理

动态代理：让“只有接口，没事对应的实现类”成为可能，因为具体方法的实现可以委托给另一个类！！

在这个例子中，就datanode而言，DatanodeProtocol接口是没有实现类的！


*** THE END ***