[大数据]Zookeeper——服务端请求的处理原理

摘要

本博文将详细介绍ZooKeeper 服务端在收到一次会话请求时其内部的处理过程。

一、Zookeeper服务端请求处理过程

当客户端需要和 ZooKeeper 服务端进行相互协调通信时，首先要建立该客户端与服务端的连接会话，在会话成功创建后，ZooKeeper 服务端就可以接收来自客户端的请求操作了。

ZooKeeper 服务端在处理一次客户端发起的会话请求时，所采用的处理过程很像是一条工厂中的流水生产线。比如在一个毛绒玩具加工厂中，一条生产线上的工人可能只负责给玩具上色这一个具体的工作。

ZooKeeper 处理会话请求的方式也像是一条流水线，在这条流水线上，主要参与工作的是三个“工人”，分别是 PrepRequestProcessor 、ProposalRequestProcessor 以及 FinalRequestProcessor。这三个“工人”会协同工作，最终完成一次会话的处理工作，而它的实现方式就是我们之前提到的责任链模式。

• PrepRequestProcessor：类主要负责请求处理的准备工作，比如判断请求是否是事务性相关的请求操作。
• ProposalRequestProcessor：对会话请求是否执行询问 ZooKeeper 服务中的所有服务器之后，执行相关的会话请求操作，变更 ZooKeeper 数据库数据。
• FinalRequestProcessor ：完成踢出重复会话的操作。

二、Zookeeper服务端请求源码分析

2.1 请求预处理器

在 ZooKeeper 服务端，第一个负责处理请求会话的类是 PrepRequestProcessor。它是 ZooKeeper 责任链处理模式上的第一个处理器。PrepRequestProcessor 实现了 RequestProcessor 接口，并继承了线程类 Thread，说明其可以通过多线程的方式调用。在 PrepRequestProcessor 类内部有一个 RequestProcessor 类型的 nextProcessor 属性字段，从名称上就可以看出该属性字段的作用是指向下一个处理器。

public class PrepRequestProcessor extends Thread implements RequestProcessor {

  RequestProcessor nextProcessor;

}

PrepRequestProcessor 类的主要作用是分辨要处理的请求是否是事务性请求，比如创建节点、更新数据、删除节点、创建会话等，这些请求操作都是事务性请求，在执行成功后会对服务器上的数据造成影响。当 PrepRequestProcessor 类收到请求后，如果判断出该条请求操作是事务性请求，就会针对该条请求创建请求事务头、事务体、会话检查、ACL 检查和版本检查等一系列的预处理工作。如下面的代码所示，上述所有操作的逻辑都是在 PrepRequestProcessor 类中的 pRequest 函数实现的。

protected void pRequest(Request request) throws RequestProcessorException {

 switch (request.type) {

    // OpCode.create 等字段值来判断请求操作的类型是否是事务操作
    case OpCode.create:

     CreateRequest createRequest = new CreateRequest();

     pRequest2Txn(request.type, zks.getNextZxid(), request,createRequest, true);

     break;

    case OpCode.delete:

 }

}

在 pRequest 函数的内部，首先根据 OpCode.create 等字段值来判断请求操作的类型是否是事务操作，如果是事务操作，就调用 pRequest2Txn 函数进行预处理，这之后将该条请求交给 nextProcessor 字段指向的处理器进行处理。

2.2 事物处理器

PrepRequestProcessor 预处理器执行完工作后，就轮到 ProposalRequestProcessor 事物处理器上场了，ProposalRequestProcessor 是继 PrepRequestProcessor 后，责任链模式上的第二个处理器。其主要作用就是对事务性的请求操作进行处理，而从 ProposalRequestProcessor 处理器的名字中就能大概猜出，其具体的工作就是“提议”。所谓的“提议”是说，当处理一个事务性请求的时候，ZooKeeper 首先会在服务端发起一次投票流程，该投票的主要作用就是通知 ZooKeeper 服务端的各个机器进行事务性的操作了，避免因为某个机器出现问题而造成事物不一致等问题。在 ProposalRequestProcessor 处理器阶段，其内部又分成了三个子流程，分别是：Sync 流程、Proposal 流程、Commit 流程，下面我将分别对这几个流程进行讲解。

2.2.1 Sync 流程

首先我们看一下 Sync 流程，该流程的底层实现类是 SyncRequestProcess 类。SyncRequestProces 类的作用就是在处理事务性请求时，ZooKeeper 服务中的每台机器都将该条请求的操作日志记录下来，完成这个操作后，每一台机器都会向 ZooKeeper 服务中的 Leader 机器发送事物日志记录完成的通知。

2.2.2 Proposal 流程

在处理事务性请求的过程中，ZooKeeper 需要取得在集群中过半数机器的投票，只有在这种情况下才能真正地将数据改变。而 Proposal 流程的主要工作就是投票和统计投票结果。投票的方式大体上遵循多数原则。

2.2.23 Commit 流程

在完成 Proposal 流程后，ZooKeeper 服务器上的数据不会进行任何改变，成功通过 Proposal 流程只是说明 ZooKeeper 服务可以执行事务性的请求操作了，而要真正执行具体数据变更，需要在 Commit 流程中实现，这种实现方式很像是 MySQL 等数据库的操作方式。在 Commit 流程中，它的主要作用就是完成请求的执行。其底层实现是通过 CommitProcessor 实现的。如下面的代码所示，CommitProcessor 类的内部有一个 LinkedList 类型的 queuedRequests 队列，queuedRequests 队列的作用是，当 CommitProcessor 收到请求后，并不会立刻对该条请求进行处理，而是将其放在 queuedRequests 队列中。

class CommitProcessor {

  LinkedList queuedRequests

}

之后再调用 commit 方法取出 queuedRequests 队列中等待的请求进行处理，如下面的代码所示：

synchronized public void commit(Request request) {

  committedRequests.add(request);

  notifyAll();

}

2.3 最终处理器

在经过了上面一系列的处理过程后，请求最终会到达责任链上的最后一个处理器：FinalRequestProcessor。该处理器的作用是检查请求的有效性。而所谓的有效性就是指当前 ZooKeeper 服务所处理的请求是否已经处理过了，如果处理过了，FinalRequestProcessor 处理器就会将该条请求删除；如果不这样操作，就会重复处理会话请求，这样就造成不必要的资源浪费。

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