Zookeeper 的通信及會話

1. 前言

在前面的章節(jié)中，我們學(xué)習(xí)了 Zookeeper 的 Java 客戶端 ZkClient 和 Curator 的基本使用，那這些客戶端是如何與 Zookeeper 服務(wù)端建立通信的呢？我們就帶著這個問題開啟本節(jié)的內(nèi)容。

2. Zookeeper 的通信協(xié)議

首先我們從 Zookeeper 的通信協(xié)議開始說起。我們都知道最常用的網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議 TCP/IP 協(xié)議，而 Zookeeper 就是基于 TCP/IP 協(xié)議實現(xiàn)了自己的通信方式。

Zookeeper 的通信協(xié)議分為兩部分，請求協(xié)議和響應(yīng)協(xié)議，接下來我們分別進(jìn)行介紹。

2.1 請求協(xié)議

請求協(xié)議是 Zookeeper Client 向 Zookeeper Server 發(fā)送請求時所使用的協(xié)議，包含了請求頭和請求體。在 Zookeeper 中使用了 RequestHeader 類作為請求頭。

// RequestHeader 類實現(xiàn)了 Record 接口來進(jìn)行序列化操作
public class RequestHeader implements Record{
    // 客戶端序號，記錄客戶端請求發(fā)起的順序
    private int xid;
    // 請求類型
    private int type;
}

而請求體會根據(jù)不同的請求類型來進(jìn)行封裝，接下來我們以會話創(chuàng)建、節(jié)點查詢、節(jié)點更新三種類型的請求分別介紹相對應(yīng)的請求體。

• 會話創(chuàng)建請求
  當(dāng) Zookeeper 客戶端向 Zookeeper 服務(wù)端發(fā)送會話創(chuàng)建的請求時，使用 ConnectRequest 類來封裝請求體：

// ConnectRequest 類實現(xiàn)了 Record 接口來進(jìn)行序列化操作
public class ConnectRequest implements Record {
	// 請求協(xié)議的版本信息
    private int protocolVersion;
    // 最后一次接收到響應(yīng)的服務(wù)端 zxid
    private long lastZxidSeen;
    // 會話超時時間
    private int timeOut;
    // 會話 id
    private long sessionId;
    // 密碼
    private byte[] passwd;
}

• 節(jié)點查詢請求
  當(dāng) Zookeeper 客戶端向 Zookeeper 服務(wù)端發(fā)送節(jié)點查詢的請求時，使用 GetDataRequest 類來封裝請求體：

  // GetDataRequest 類實現(xiàn)了 Record 接口來進(jìn)行序列化操作
  public class GetDataRequest implements Record {
      // 節(jié)點全路徑
      private String path;
      // 是否對該節(jié)點開啟監(jiān)聽
      private boolean watch;
  }
  

• 節(jié)點更新請求
  當(dāng) Zookeeper 客戶端向 Zookeeper 服務(wù)端發(fā)送節(jié)點更新的請求時，使用 SetDataRequest 類來封裝請求體：

  // SetDataRequest 類實現(xiàn)了 Record 接口來進(jìn)行序列化操作
  public class SetDataRequest implements Record {
  	// 節(jié)點全路徑
      private String path;
      // 節(jié)點更新的數(shù)據(jù)
      private byte[] data;
      // 節(jié)點更新后的版本，也就是在當(dāng)前版本上加 1
      private int version;
  }
  

介紹了 Zookeeper 的請求協(xié)議之后，接下來我們繼續(xù)學(xué)習(xí) Zookeeper 的響應(yīng)協(xié)議。

2.2 響應(yīng)協(xié)議

響應(yīng)協(xié)議會在接收到 Zookeeper 客戶端的請求后，對請求協(xié)議進(jìn)行解析并作出響應(yīng)。和 Zookeeper 的請求協(xié)議相對應(yīng)的，Zookeeper 的響應(yīng)協(xié)議也是由響應(yīng)頭和響應(yīng)體組成，響應(yīng)體也需要根據(jù)不同的請求類型來封裝響應(yīng)體。在接收到 Zookeeper 客戶端的請求后，由 ReplyHeader 類來解析請求頭并對響應(yīng)頭進(jìn)行封裝：

// ReplyHeader 類實現(xiàn)了 Record 接口來進(jìn)行序列化操作
public class ReplyHeader implements Record {
    // 客戶端序號，記錄客戶端請求發(fā)起的順序
    private int xid;
    // 事務(wù)id
    private long zxid;
    // 錯誤狀態(tài)碼
    private int err;
}

• 會話創(chuàng)建響應(yīng)
  當(dāng) Zookeeper 服務(wù)端接收到 Zookeeper 客戶端的會話創(chuàng)建請求時，使用 ConnectResponse 類來封裝響應(yīng)體：

  // ConnectResponse 類實現(xiàn)了 Record 接口來進(jìn)行序列化操作
  public class ConnectResponse implements Record {
      // 請求協(xié)議的版本信息
      private int protocolVersion;
      // 會話超時時間
      private int timeOut;
      // 會話 id
      private long sessionId;
      // 密碼
      private byte[] passwd;
  }
  

• 節(jié)點查詢響應(yīng)
  當(dāng) Zookeeper 服務(wù)端接收到 Zookeeper 客戶端的節(jié)點查詢請求時，使用 GetDataResponse 類來封裝響應(yīng)體：

  // GetDataResponse 類實現(xiàn)了 Record 接口來進(jìn)行序列化操作
  public class GetDataResponse implements Record {
      // 節(jié)點的數(shù)據(jù)
      private byte[] data;
      // 節(jié)點的狀態(tài)
      private org.apache.zookeeper.data.Stat stat;
  }
  

• 節(jié)點更新響應(yīng)
  當(dāng) Zookeeper 服務(wù)端接收到 Zookeeper 客戶端的節(jié)點更新請求時，使用 SetDataResponse 類來封裝響應(yīng)體：

  // SetDataResponse 類實現(xiàn)了 Record 接口來進(jìn)行序列化操作
  public class SetDataResponse implements Record {
      // 節(jié)點的狀態(tài)
      private org.apache.zookeeper.data.Stat stat;
  }
  

介紹完 Zookeeper 的通信協(xié)議后，接下來我們要學(xué)習(xí)的是 Zookeeper 的會話，包括會話的結(jié)構(gòu)，會話的狀態(tài)等。

3. Zookeeper 的會話

Zookeeper 是一個 C/S 架構(gòu)的服務(wù)，也就是 Client — Server 的形式。在我們使用 Zookeeper 時，都是使用 Zookeeper 的客戶端向服務(wù)端發(fā)送請求，然后由服務(wù)端做出響應(yīng)返回到客戶端。在這個過程中，Zookeeper 的客戶端需要與 Zookeeper 服務(wù)端建立連接，建立一個連接就是新建一個會話，那么會話的狀態(tài)也就是 Zookeeper 客戶端與 Zookeeper 服務(wù)端的連接狀態(tài)。
接下來我們從會話的結(jié)構(gòu)開始進(jìn)行講解：

3.1 Session 的結(jié)構(gòu)

會話 Session 的結(jié)構(gòu)包括會話ID、會話超時時間、會話關(guān)閉狀態(tài) 3 個屬性：

• SessionID： 會話的唯一標(biāo)識，由 Zookeeper 自動分配。
• TimeOut： 會話從新建到被關(guān)閉的時長，這個時間由 Zookeeper 服務(wù)端來管理。
• isClosing： 會話關(guān)閉的狀態(tài)，如果會話已經(jīng)被關(guān)閉，該會話就不會再被使用了。

3.2 Session 的狀態(tài)

在 Zookeeper 的運行過程中，會話 Session 會經(jīng)歷各種狀態(tài)的變化，從 Zookeeper 客戶端與 Zookeeper 服務(wù)端開始建立連接到連接被關(guān)閉，會話的狀態(tài)會經(jīng)歷以下幾種：

• CONNECTING：正在連接狀態(tài)，Zookeeper 客戶端與 Zookeeper 服務(wù)端建立連接時的狀態(tài)；
• CONNECTIED：已連接狀態(tài)，Zookeeper 客戶端與 Zookeeper 服務(wù)端完成連接的狀態(tài)；
• RECONNECTING：正在重新連接狀態(tài)，當(dāng) Zookeeper 客戶端與 Zookeeper 服務(wù)端斷開連接，Session 重連策略發(fā)起重新連接時的狀態(tài)；
• RECONNECTED：已經(jīng)重新連接狀態(tài)，在 RECONNECTING 的基礎(chǔ)上，完成了 Zookeeper 客戶端與 Zookeeper 服務(wù)端的重新連接；
• CLOSE：連接關(guān)閉狀態(tài)，Zookeeper 客戶端與 Zookeeper 服務(wù)端斷開連接的狀態(tài)。

4. 總結(jié)

在本節(jié)內(nèi)容中，我們學(xué)習(xí)了 Zookeeper 的通信協(xié)議的實現(xiàn)方式，以及 Zookeeper 會話 Session 的結(jié)構(gòu)和運行中的狀態(tài)變化。以下是本節(jié)內(nèi)容的總結(jié)：

1. Zookeeper 的通信協(xié)議。
2. Zookeeper 的會話。