• [从源码学设计]蚂蚁金服SOFARegistry网络操作之连接管理


    [从源码学设计]蚂蚁金服SOFARegistry网络操作之连接管理

    0x00 摘要

    SOFARegistry 是蚂蚁金服开源的一个生产级、高时效、高可用的服务注册中心。

    本系列文章重点在于分析设计和架构,即利用多篇文章,从多个角度反推总结 DataServer 或者 SOFARegistry 的实现机制和架构思路,让大家借以学习阿里如何设计。

    本文为第三篇,介绍SOFARegistry网络操作之连接管理。

    0x01 业务领域

    上文我们讲解了SOFARegistry的网络封装和操作,本文继续网络相关部分。

    虽然SOFABolt底层已经做了连接管理,比如有Manager,pool,但是SOFARegistry在上层结合业务也做了连接管理,很有特色,所以我们专文讲解。

    1.1 应用场景

    这里我们集中从DataServer角度出发讲解,此处和业务紧密结合。

    让我们大致想想DataServer需要管理哪些连接或者类似概念。

    • MetaServer Connection:本DataServer与Meta Server的连接,用来和Meta Server交互;
    • DataServer Connection:本DataServer与其他dataServer的连接,用来数据同步;
    • 扩展开来,其他Data Server节点也需要管理;
    • SessionServer Connection,本DataServer与Session server的连接,这个非常复杂,这里会重点讲解;
    • 在SessionServer方面,又需要区分具体每个Publisher;

    这就让我们来思考几个问题:

    • 究竟什么可以唯一标示一个SessionServer?
    • 什么可以唯一标示一个Publisher?ip : port?或者其他?
    • 业务上有没有特殊考虑的需要?

    具体我们在后文会详述阿里的思路。

    0x02 管理内容

    2.1 连接管理

    首先讲讲普遍意义的连接管理。

    连接管理是网络操作中的核心。我们知道,一次 tcp 请求大致分为三个步骤:建立连接、通信、关闭连接。每次建立新连接都会经历三次握手,中间包含三次网络传输,对于高并发的系统,这是一笔不小的负担;关闭连接同样如此。为了减少每次网络调用请求的开销,对连接进行管理、复用,可以极大的提高系统的性能。

    为了提高通信效率,我们需要考虑复用连接,减少 TCP 三次握手的次数,因此需要有连接管理的机制。

    关于连接管理,SOFARegistry有两维度层次的连接管理,分别是 Connection 和 Node

    2.2 管理内容

    普遍意义的连接管理,通常需要处理:

    • 连接创建与销毁
    • 心跳管理
    • 空闲连接管理
    • 断线重连
    • 慢连接处理
    • 作为一个框架,当然还需要把各种连接事件分派给用户进行定制

    因为SOFABolt底层已经做了底层连接管理,所以SOFARegistry只要做顶层部分连接管理即可,就是从业务角度区分保存连接

    0x03 Connection管理

    3.1 Connection对象

    这里说的Connection我们特指sofa-bolt的Connection对象com.alipay.remoting.Connection。前文提到,SOFARegistry把sofa-bolt的Connection对象直接暴露出来。

    面向连接的TCP协议要求每次peer间通信前建立一条TCP连接,该连接可抽象为一个4元组(four-tuple,有时也称socket pair):socket(localIp, localPort, remoteIp, remotePort ),这4个元素唯一地代表一条TCP连接。

    在Netty中用Channel来表示一条TCP连接,在sofa-bolt使用Connection对象来抽象一个连接,一个连接在client跟server端各用一个connection对象表示

    有了Connection这个抽象之后,自然的需要提供接口来管理Connection, 这个接口就是ConnectionFactory。

    那么Connection是如何跟Netty进行联动呢。我们知道在Netty中,client连接到server后,server会回调initChannel方法,在这个方法我们会初始化各种事件handler,sofa-bolt就在这里创建Connection,并在Netty的Channel对象上打上Connection标,后续通过Channel就可以直接找到这个Connection。

    3.2 Connection类定义

    Connection其删减版定义如下,可以看到其主要成员就是 Netty channel 实例

    public class Connection {
    
        private Channel                                                               channel;
    
        private final ConcurrentHashMap<Integer, InvokeFuture>                        invokeFutureMap  = new ConcurrentHashMap<Integer, InvokeFuture>(4);
    
        /** Attribute key for connection */
        public static final AttributeKey<Connection>                                  CONNECTION       = AttributeKey.valueOf("connection");
      
        /** Attribute key for heartbeat count */
        public static final AttributeKey<Integer>                                     HEARTBEAT_COUNT  = AttributeKey.valueOf("heartbeatCount");
    
        /** Attribute key for heartbeat switch for each connection */
        public static final AttributeKey<Boolean>                                     HEARTBEAT_SWITCH = AttributeKey.valueOf("heartbeatSwitch");
    
        /** Attribute key for protocol */
        public static final AttributeKey<ProtocolCode>                                PROTOCOL         = AttributeKey.valueOf("protocol");
    
        /** Attribute key for version */
        public static final AttributeKey<Byte>                                        VERSION          = AttributeKey.valueOf("version");
    
        private Url                                                                   url;
    
        private final ConcurrentHashMap<Integer/* id */, String/* poolKey */>       id2PoolKey       = new ConcurrentHashMap<Integer, String>(256);
    
        private Set<String>                                                           poolKeys         = new ConcurrentHashSet<String>();
    
        private final ConcurrentHashMap<String/* attr key*/, Object /*attr value*/> attributes       = new ConcurrentHashMap<String, Object>();
    }
    

    省去 AtributeKey 类型定义以及 Log 配置,以上是Connection中主要的成员变量。包括几个方面:

    • 连接:Channel、Url
    • 版本:protocolCode、version
    • 调用:invokeFutureMap
    • 附着:attributes
    • 引用:referenceCount、id2PoolKey、poolKeys

    这里提一下 protocolCode 和 version,版本信息会被携带至对端,用于连接的协商。总的来说,通过对于 Channel 的包装,Connection 提供了丰富的上下文及引用信息,是 SOFABolt 连接管理的直接对象

    3.3 ConnectionFactory

    SOFARegistry建立了ConnectionFactory 连接工厂,负责创建连接、检测连接等。

    这里我对Connection进行了种类,分类是我从业务角度出发,强行分为三种Connection,只是为了讲解方便。

    • MetaServerConnectionFactory,是Meta Server的连接,用来和Meta Server交互。
    • DataServerConnectionFactory ,是其他dataServer的连接,用来数据同步;
    • SessionServerConnectionFactory,是Session server的连接,这个非常复杂,后续会重点讲解。

    3.4 MetaServerConnectionFactory

    MetaServerConnectionFactory 就是用来对com.alipay.remoting.Connection进行连接管理。

    其核心变量是一个双层Map,可以理解为一个矩阵,其维度是 Map<dataCenter, Map<ip, Connection>>

    其内部函数比较简单,望名生意。

    public class MetaServerConnectionFactory {
    
        private final Map<String, Map<String, Connection>> MAP = new ConcurrentHashMap<>();
    
        /**
         * @param dataCenter
         * @param ip
         * @param connection
         */
        public void register(String dataCenter, String ip, Connection connection) {
    
            Map<String, Connection> connectionMap = MAP.get(dataCenter);
            if (connectionMap == null) {
                Map<String, Connection> newConnectionMap = new ConcurrentHashMap<>();
                connectionMap = MAP.putIfAbsent(dataCenter, newConnectionMap);
                if (connectionMap == null) {
                    connectionMap = newConnectionMap;
                }
            }
    
            connectionMap.put(ip, connection);
        }
    
        /**
         * @param dataCenter
         * @param ip
         */
        public Connection getConnection(String dataCenter, String ip) {
            if (MAP.containsKey(dataCenter)) {
                Map<String, Connection> map = MAP.get(dataCenter);
                if (map.containsKey(ip)) {
                    return map.get(ip);
                }
            }
            return null;
        }
    
        /**
         * @param dataCenter
         */
        public Map<String, Connection> getConnections(String dataCenter) {
            if (MAP.containsKey(dataCenter)) {
                return MAP.get(dataCenter);
            }
            return new HashMap<>();
        }
    
        /**
         * @param dataCenter
         */
        public Set<String> getIps(String dataCenter) {
            if (MAP.containsKey(dataCenter)) {
                Map<String, Connection> map = MAP.get(dataCenter);
                if (map != null) {
                    return map.keySet();
                }
            }
            return new HashSet<>();
        }
    
        /**
         * @param dataCenter
         */
        public void remove(String dataCenter) {
            Map<String, Connection> map = getConnections(dataCenter);
            if (!map.isEmpty()) {
                for (Connection connection : map.values()) {
                    if (connection.isFine()) {
                        connection.close();
                    }
                }
            }
            MAP.remove(dataCenter);
        }
    
        /**
         * @param dataCenter
         * @param ip
         */
        public void remove(String dataCenter, String ip) {
            if (MAP.containsKey(dataCenter)) {
                Map<String, Connection> map = MAP.get(dataCenter);
                if (map != null) {
                    map.remove(ip);
                }
            }
        }
    
        public Set<String> getAllDataCenters() {
            return MAP.keySet();
        }
    }
    

    3.5 DataServerConnectionFactory

    DataServerConnectionFactory 就是用来对com.alipay.remoting.Connection进行连接管理。

    其核心变量是以ip:port作为key,Connection作为value的一个Map

    其内部函数比较简单,望名生意。

    import com.alipay.remoting.Connection;
    
    /**
     * the factory to hold connections that other dataservers connected to local server
     */
    public class DataServerConnectionFactory {
    
        /**
         * collection of connections
         * key:connectId ip:port
         */
        private final Map<String, Connection> MAP = new ConcurrentHashMap<>();
    
        /**
         * register connection
         *
         * @param connection
         */
        public void register(Connection connection) {
            MAP.put(getConnectId(connection), connection);
        }
    
        /**
         * remove connection by specific ip+port
         *
         * @param connection
         */
        public void remove(Connection connection) {
            MAP.remove(getConnectId(connection));
        }
    
        /**
         * get connection by ip
         *
         * @param ip
         * @return
         */
        public Connection getConnection(String ip) {
            return MAP.values().stream().filter(connection -> ip.equals(connection.getRemoteIP()) && connection.isFine()).findFirst().orElse(null);
        }
    
        private String getConnectId(Connection connection) {
            return connection.getRemoteIP() + ":" + connection.getRemotePort();
        }
    }
    

    3.5.1 注册

    当需要管理连接时候,可以通过如下来进行注册。

    public void connected(Channel channel) throws RemotingException {
        super.connected(channel);
        dataServerConnectionFactory.register(((BoltChannel) channel).getConnection());
    }
    

    这样往ConcurrentHashMap client放入,是根据IP和port构建了url,然后url作为key。

    3.5.2 获取

    com.alipay.remoting.Connection 可以通过Channel进行获取。

    DataNodeExchanger就采用如下方式获取Client。

    conn = ((BoltChannel) dataNodeExchanger.connect(new URL(ip, dataServerConfig
        .getSyncDataPort()))).getConnection();
    

    3.5.3 DataSyncServerConnectionHandler

    有了注册与获取,接下来我们看看连接事件响应。

    DataSyncServerConnectionHandler 是 server 的handler。

    前文提到了,DataSyncServerConnectionHandler是连接事件处理器 (ConnectionEventProcessor),用来监听建连事件(ConnectionEventType.CONNECT)与断连事件(ConnectionEventType.CLOSE)。

    这里就是针对各种事件,简单的对Connection做相应维护。

    public class DataSyncServerConnectionHandler extends AbstractServerHandler {
        @Autowired
        private DataServerConnectionFactory dataServerConnectionFactory;
    
        @Override
        public ChannelHandler.HandlerType getType() {
            return ChannelHandler.HandlerType.LISENTER;
        }
    
        @Override
        public void connected(Channel channel) throws RemotingException {
            super.connected(channel);
            dataServerConnectionFactory.register(((BoltChannel) channel).getConnection());
        }
    
        @Override
        public void disconnected(Channel channel) throws RemotingException {
            super.disconnected(channel);
            dataServerConnectionFactory.remove(((BoltChannel) channel).getConnection());
        }
    
        @Override
        protected Node.NodeType getConnectNodeType() {
            return Node.NodeType.DATA;
        }
    }
    

    3.6 SessionServerConnectionFactory

    SessionServerConnectionFactory 包括复杂的逻辑。

    3.6.1 问题

    回顾前面问题:

    • 究竟什么可以唯一标示一个SessionServer?
    • 什么可以唯一标示一个Publisher?
    • ip : port?或者其他?
    • 业务上有没有特殊考虑的需要?

    下面我们就一一看看阿里如何处理。

    3.6.2 逻辑概念和关系

    首先要讲讲阿里的几个逻辑概念:

    • process Id 代表了Session Server,格式是类似uid的构建,每个Session Server有一个唯一的process Id,Session Server与process Id是一对一的关系;
    • Connection 就是一个 Session Server 和 Data Server 之间的 Connection;
    • connect Id 代表了Publisher,格式是 ip : port。connect Id与Publisher是一对一的关系;
    • 一个Session Server包括许多Publiser,即许多connection id;
    • Session Server address 是一个 ip : port 的组合,代表一个 Connection 的 session server 那一端;
    • 一个 Session Server 可能对于一个data Server有多个连接;这个目前原因不知,没有发现业务原因,可能推测如下:因为连接敏感性,网络不稳定性,所以SOFABolt重连时候会选择一个新端口,所以会有多个Connection存在。所以一个processID对应多个sessionConnAddress;

    具体就是,SOFARegistry 将服务数据 (PublisherRegister) 和 服务发布者 (Publisher) 的连接的生命周期绑定在一起:每个 PublisherRegister 定义属性 connId,connId 由注册本次服务的 Publisher 的连接标识 (IP 和 Port)构成,也就是只要该 Publisher 和 SessionServer 断连,服务信息数据即失效。客户端重新建连成功后重新注册服务数据,重新注册的服务数据会被当成新的数据,考虑更换长连接后 Publisher 的 connId 是 Renew 新生成的。

    3.6.3 示例图

    我们假设一个Session server内部有两个 Publisher,都连接到一个Data Server上。

    这些 address 格式都是 ip : port,举例如下:

    • SessionServer address 1 是 :1.1.2.3 : 1

    • SessionServer address 2 是 :1.1.2.3 : 2

    • SessionServer address 3 是 :1.1.2.3 : 3

    • SessionServer address 4 是 :1.1.2.3 : 4

    • DataServer address 1 是 :2.2.2.3 : 1

    • DataServer address 2 是 :2.2.2.3 : 2

    具体逻辑如图:

        +----------+                        +----------+
        |  Client  |                        |  Client  |
        +----+-----+                        +----+-----+
             |                                   |
             |                                   |
             |                                   |
             |                                   |
             |  SessionServer address 1          |   SessionServer address 2
             v                                   v
    +--------+-----------------------------------+----------------+
    |                Session Server(process Id)                   |
    |                                                             |
    | +------------------------+        +-----------------------+ |
    | |  Publisher(connect Id) |  ...   | Publisher(connect Id) | |
    | +------------------------+        +-----------------------+ |
    +-------------------------------------------------------------+
             | SessionServer address 3                  |  SessionServer address 4
             |                                          |
             |                                          |
             |                                          |
             |                                          |
             +---------->  +---------------+  <---------+
    DataServer address 1   |  Data Server  |    DataServer address 2
                           +---------------+
    
    

    3.6.4 主要变量

    所以,SessionServerConnectionFactory的几个变量就对应了上述这些逻辑关系,具体如下:

    • SESSION_CONN_PROCESS_ID_MAP : Map<SessionServer address, SessionServer processId>,这个代表了怎么从 SessionServer address 找到 SessionServer processId,是一对一的关系;
    • PROCESS_ID_CONNECT_ID_MAP : Map<SessionServer processId, Set<ip:port of clients> >,这个代表了一个Session Server 包括了哪些Publiser
    • PROCESS_ID_SESSION_CONN_MAP : Map<SessionServer processId, pair(SessionServer address, SessionServer connection)>,这代表了一个 Session Server 包括哪些 Connection,每个Connection 被其Session Server 端的address 唯一确定;

    这些都代表了本 Data Server 和 其 Session Server 之间的关系

    +-----------------------------------------------------------------------------------------+     +--------------------------------+
    |  SessionServerConnectionFactory                                                         |     |        SessionServer           |
    |                                                                                         |     |                                |
    |                                                                                         |     |   +-------------------------+  |
    |  +---------------------------------------------------------+                            |     |   |   SessionServer address |  |
    |  | SESSION_CONN_PROCESS_ID_MAP                             |                            |     |   |                         |  |
    |  |                                                         |                            |     |   |  +----------------+     |  |
    |  |                                                         | +----------------------------------->+  |   process Id   |     |  |
    |  |    Map<SessionServer address, SessionServer processId>  |                            |     |   +-------------------------+  |
    |  |                                                         |                            |     |      |                |        |
    |  +---------------------------------------------------------+                            |     |      |   Publisher    |        |
    |                                                                                         |     |      +--+-------------+        |
    |                                                                                         |     |         ^                      |
    |   +---------------------------------------------------------+                           |     |         |                      |
    |   | PROCESS_ID_CONNECT_ID_MAP                               |                           |     +------------------------+-------+
    |   |                                                         |                           |               |              ^
    |   | Map<SessionServer processId, Set<ip:port of clients> >  +-------------------------------------------+              |
    |   |                                                         |                           |                              |
    |   +---------------------------------------------------------+                           |                              |
    |                                                                                         |                              |
    |                                                                                         |                              |
    |  +------------------------------------------------------------------------------------+ |       +------------+         |
    |  |PROCESS_ID_SESSION_CONN_MAP                                                         +-------> | Connection +---------+
    |  |                                                                                    | |       +------------+
    |  |                                                                                    | |
    |  |Map<SessionServer processId, pair(SessionServer address, SessionServer connection)> | |
    |  |                                                                                    | |
    |  +------------------------------------------------------------------------------------+ |
    +-----------------------------------------------------------------------------------------+
    

    手机上如下图:

    具体类定义如下:

    public class SessionServerConnectionFactory {
    
        private static final int               DELAY                       = 30 * 1000;
        private static final Map               EMPTY_MAP                   = new HashMap(0);
    
        /**
         * key  :   SessionServer address
         * value:   SessionServer processId
         */
        private final Map<String, String>      SESSION_CONN_PROCESS_ID_MAP = new ConcurrentHashMap<>();
    
        /**
         * key  :   SessionServer processId
         * value:   ip:port of clients
         */
        private final Map<String, Set<String>> PROCESS_ID_CONNECT_ID_MAP   = new ConcurrentHashMap<>();
    
        /**
         * key  :   SessionServer processId
         * value:   pair(SessionServer address, SessionServer connection)
         */
        private final Map<String, Pair>        PROCESS_ID_SESSION_CONN_MAP = new ConcurrentHashMap<>();
    
        @Autowired
        private DisconnectEventHandler         disconnectEventHandler;
    }
    

    3.6.5 Pair

    这是SessionServerConnectionFactory的内部类。

    PROCESS_ID_SESSION_CONN_MAP是 Map<SessionServer processId, pair(SessionServer address, SessionServer connection)>,代表了一个 Session Server 包括哪些Connection,每个Connection 被其Session Server 端的address 唯一确定。

    Pair就是SessionServer address, SessionServer connection的组合,定义如下:

    private static class Pair {
        private AtomicInteger           roundRobin = new AtomicInteger(-1);
        private Map<String, Connection> connections;
        private String                  lastDisconnectedSession;
    
        private Pair(Map<String, Connection> connections) {
            this.connections = connections;
        }
    
        @Override
        public boolean equals(Object o) {
            return connections.equals(((Pair) o).getConnections())
                   && (((Pair) o).lastDisconnectedSession.equals(lastDisconnectedSession));
        }
    
        /**
         * Getter method for property <tt>connections</tt>.
         * @return property value of connections
         */
        private Map<String, Connection> getConnections() {
            return connections;
        }
    }
    

    当生成时,Session Server 端的address,这是由InetSocketAddress转换而来。此类用于实现 IP 套接字地址 (IP 地址+端口号),用于socket 通信;

    public void registerSession(String processId, Set<String> connectIds, Connection connection) {
        String sessionConnAddress = NetUtil.toAddressString(connection.getRemoteAddress());
    
        SESSION_CONN_PROCESS_ID_MAP.put(sessionConnAddress, processId);
    
        Set<String> connectIdSet = PROCESS_ID_CONNECT_ID_MAP
                .computeIfAbsent(processId, k -> ConcurrentHashMap.newKeySet());
        connectIdSet.addAll(connectIds);
    
        Pair pair = PROCESS_ID_SESSION_CONN_MAP.computeIfAbsent(processId, k -> new Pair(new ConcurrentHashMap<>()));
        pair.getConnections().put(sessionConnAddress, connection);
    }
    

    3.6.6 processId

    processId是在Session Server之中生成,可以看出,是IP,时间戳,循环递增整数构建。这样就可以唯一确定一个SessionServer。

    public class SessionProcessIdGenerator {
        /**
         * Generate session processId.
         */
        public static String generate() {
            String localIp = NetUtil.getLocalSocketAddress().getAddress().getHostAddress();
            if (localIp != null && !localIp.isEmpty()) {
                return getId(getIPHex(localIp), System.currentTimeMillis(), getNextId());
            }
            return EMPTY_STRING;
        }
    }
    

    3.7 SessionServerConnectionFactory业务流程

    因为高层连接管理与业务密切耦合,所以我们接下来分析业务。看看调用 SessionServerConnectionFactory的业务流程。

    具体registerSession从何处调用,这就涉及到两个消息:SessionServerRegisterRequest 和PublishDataRequest。即有两个途径会调用。而且业务涉及到Session Server与DataServer

    3.7.1 SessionServerRegisterRequest

    当重新连接的时候,会统一注册 Session Server 本身包含的所有Publisher。对应在Session Server之中,如下可以看到:

    • 从sessionServer获取connectIds。
    • 建立SessionServerRegisterRequest,然后发送。

    代码如下:

    public class SessionRegisterDataTask extends AbstractSessionTask {
        @Override
        public void setTaskEvent(TaskEvent taskEvent) {
    
            //taskId create from event
            if (taskEvent.getTaskId() != null) {
                setTaskId(taskEvent.getTaskId());
            }
    
            Object obj = taskEvent.getEventObj();
    
            if (obj instanceof BoltChannel) {
                this.channel = (BoltChannel) obj;
            } 
            Server sessionServer = boltExchange.getServer(sessionServerConfig.getServerPort());
    
            if (sessionServer != null) {
    
                Collection<Channel> chs = sessionServer.getChannels();
                Set<String> connectIds = new HashSet<>();
                chs.forEach(channel -> connectIds.add(NetUtil.toAddressString(channel.getRemoteAddress())));
    
                sessionServerRegisterRequest = new SessionServerRegisterRequest(
                        SessionProcessIdGenerator.getSessionProcessId(), connectIds);
            } 
        }
    }
    

    来到DataServer,SessionServerRegisterHandler会进行处理调用,用到了sessionServerConnectionFactory。

    public class SessionServerRegisterHandler extends
                                             AbstractServerHandler<SessionServerRegisterRequest> {
        @Override
        public Object doHandle(Channel channel, SessionServerRegisterRequest request) {
            Set<String> connectIds = request.getConnectIds();
            if (connectIds == null) {
                connectIds = new HashSet<>();
            }
            sessionServerConnectionFactory.registerSession(request.getProcessId(), connectIds,
                ((BoltChannel) channel).getConnection());
            return CommonResponse.buildSuccessResponse();
        }
    }
    

    3.7.2 PublishDataRequest

    当注册Publisher时候。在Session Server之中,可以看到建立了请求。

    private Request<PublishDataRequest> buildPublishDataRequest(Publisher publisher) {
        return new Request<PublishDataRequest>() {
            private AtomicInteger retryTimes = new AtomicInteger();
    
            @Override
            public PublishDataRequest getRequestBody() {
                PublishDataRequest publishDataRequest = new PublishDataRequest();
                publishDataRequest.setPublisher(publisher);
                publishDataRequest.setSessionServerProcessId(SessionProcessIdGenerator
                    .getSessionProcessId());
                return publishDataRequest;
            }
    
            @Override
            public URL getRequestUrl() {
                return getUrl(publisher.getDataInfoId());
            }
    
            @Override
            public AtomicInteger getRetryTimes() {
                return retryTimes;
            }
        };
    }
    

    在data server之中,会调用处理,用到了sessionServerConnectionFactory。

    public class PublishDataHandler extends AbstractServerHandler<PublishDataRequest> {
        @Override
        public Object doHandle(Channel channel, PublishDataRequest request) {
            Publisher publisher = Publisher.internPublisher(request.getPublisher());
            if (forwardService.needForward()) {
                CommonResponse response = new CommonResponse();
                response.setSuccess(false);
                response.setMessage("Request refused, Server status is not working");
                return response;
            }
    
            dataChangeEventCenter.onChange(publisher, dataServerConfig.getLocalDataCenter());
    
            if (publisher.getPublishType() != PublishType.TEMPORARY) {
                String connectId = WordCache.getInstance().getWordCache(
                    publisher.getSourceAddress().getAddressString());
                sessionServerConnectionFactory.registerConnectId(request.getSessionServerProcessId(),
                    connectId);
                // record the renew timestamp
                datumLeaseManager.renew(connectId);
            }
    
            return CommonResponse.buildSuccessResponse();
        }  
    }
    

    3.7.3 DatumLeaseManager

    上述代码提到了DatumLeaseManager,这里可以看到就是对connectId,即Publisher进行续约

    • connectIdRenewTimestampMap : 记录了renew时间;

    • locksForConnectId :只有一个task能够更新;

    renew 函数记录本次renew时间戳,启动evict task,如果到期没有renew,就去除。

    public class DatumLeaseManager implements AfterWorkingProcess {
        /** record the latest heartbeat time for each connectId, format: connectId -> lastRenewTimestamp */
        private final Map<String, Long>            connectIdRenewTimestampMap = new ConcurrentHashMap<>();
    
        /** lock for connectId , format: connectId -> true */
        private ConcurrentHashMap<String, Boolean> locksForConnectId          = new ConcurrentHashMap();
      
        /**
         * record the renew timestamp
         */
        public void renew(String connectId) {
    
            // record the renew timestamp
            connectIdRenewTimestampMap.put(connectId, System.currentTimeMillis());
            // try to trigger evict task
            scheduleEvictTask(connectId, 0);
        }
    
    }
    

    0x04 节点管理

    除了具体连接之外,SOFARegistry也对Data 节点进行另一个维度的连接管理。具体在DataServerNodeFactory完成。

    4.1 DataServerNodeFactory

    4.1.1 DataServerNode

    就是简单的数据结构,没有建立Bean。

    public class DataServerNode implements HashNode {
    
        private String     ip;
    
        private String     dataCenter;
    
        private Connection connection;
    }
    

    4.1.2 DataServerNodeFactory

    对应Node的连接管理 则是 DataServerNodeFactory。

    在具体模块控制上,DataServerNodeFactory拥有自己的Bean。DataServerConnectionFactory 则全部是Static类型,直接static使用

    DataServerNodeFactory的关键变量有两个:

    • MAP是以dataCenter和ip作为维度的一个Node矩阵,是数据节点相关数据;
    • CONSISTENT_HASH_MAP则是用dataCenter作为key,ConsistentHash作为value的Map;

    具体定义如下:

    public class DataServerNodeFactory {
        /**
         * row:     dataCenter
         * column:  ip
         * value    dataServerNode
         */
        private static final Map<String, Map<String, DataServerNode>>    MAP                 = new ConcurrentHashMap<>();
    
        /**
         * key:     dataCenter
         * value:   consistentHash
         */
        private static final Map<String, ConsistentHash<DataServerNode>> CONSISTENT_HASH_MAP = new ConcurrentHashMap<>();
    }
    

    4.2 业务流程

    4.2.1 注册

    具体在LocalDataServerChangeEventHandler 和 DataServerChangeEventHandler 全都有涉及。

    public class LocalDataServerChangeEventHandler extends
                                                AbstractEventHandler<LocalDataServerChangeEvent> {
           private void connectDataServer(String dataCenter, String ip) {
                Connection conn = null;
                for (int tryCount = 0; tryCount < TRY_COUNT; tryCount++) {
                    try {
                        conn = ((BoltChannel) dataNodeExchanger.connect(new URL(ip, dataServerConfig.getSyncDataPort()))).getConnection();
                        break;
                    } 
                }
    
                //maybe get dataNode from metaServer,current has not start! register dataNode info to factory,wait for connect task next execute
                DataServerNodeFactory.register(new DataServerNode(ip, dataCenter, conn),
                    dataServerConfig);
            }
        }
    }
    

    以及

    public class DataServerChangeEventHandler extends AbstractEventHandler<DataServerChangeEvent> {
       private void connectDataServer(String dataCenter, String ip) {
            Connection conn = null;
            for (int tryCount = 0; tryCount < TRY_COUNT; tryCount++) {
                try {
                    conn = ((BoltChannel) dataNodeExchanger.connect(new URL(ip, dataServerConfig
                        .getSyncDataPort()))).getConnection();
                    break;
                } catch (Exception e) {
                    TimeUtil.randomDelay(3000);
                }
            }
            //maybe get dataNode from metaServer,current has not start! register dataNode info to factory,wait for connect task next execute
            DataServerNodeFactory.register(new DataServerNode(ip, dataCenter, conn), dataServerConfig);
        }
    }
    

    4.2.2 使用

    使用就是从MAP与CONSISTENT_HASH_MAP中提取Node,这里把从CONSISTENT_HASH_MAP提取的代码摘录如下:

    /**
     * get dataserver by specific datacenter and dataInfoId
     *
     * @param dataCenter
     * @param dataInfoId
     * @return
     */
    public static DataServerNode computeDataServerNode(String dataCenter, String dataInfoId) {
        ConsistentHash<DataServerNode> consistentHash = CONSISTENT_HASH_MAP.get(dataCenter);
        if (consistentHash != null) {
            return consistentHash.getNodeFor(dataInfoId);
        }
        return null;
    }
    
    public static List<DataServerNode> computeDataServerNodes(String dataCenter, String dataInfoId,
                                                              int backupNodes) {
        ConsistentHash<DataServerNode> consistentHash = CONSISTENT_HASH_MAP.get(dataCenter);
        if (consistentHash != null) {
            return consistentHash.getNUniqueNodesFor(dataInfoId, backupNodes);
        }
        return null;
    }
    

    0x05 总结

    关于连接管理,SOFARegistry有两维度层次的连接管理,分别是 Connection 和 Node

    因为SOFABolt底层已经做了底层连接管理,所以SOFARegistry只要做顶层部分连接管理即可,就是从业务角度区分注册,保存,获取连接。具体就是:

    • Connection 就是一个 Session Server 和 Data Server 之间的 Connection;
    • 一个 Session Server 可能对于一个data Server有多个连接;
    • 一个Session Server包括许多Publiser;
    • Connection与Publiser一一对应;

    SOFARegistry 将服务数据 (PublisherRegister) 和 服务发布者 (Publisher) 的连接的生命周期绑定在一起:每个 PublisherRegister 定义属性 connId,connId 由注册本次服务的 Publisher 的连接标识 (IP 和 Port)构成。

    只要该 Publisher 和 SessionServer 断连,服务信息数据即失效。客户端重新建连成功后重新注册服务数据,重新注册的服务数据会被当成新的数据,考虑更换长连接后 Publisher 的 connId 是 Renew 新生成的。

    如下图所示:

                     +----------+                        +----------+
                     |  Client  |                        |  Client  |
                     +----+-----+                        +----+-----+
                          |                                   |
                          |                                   |
                          |                                   |
                          |                                   |
                          |                                   |
                          |                                   |
                 +-------------------------------------------------------------+
                 |        |       Session Server(process Id)  |                |
                 |        v                                   v                |
                 | +------+-----------------+        +--------+--------------+ |
                 | |  Publisher(connect Id) |  ...   | Publisher(connect Id) | |
                 | +------------------------+        +-----------------------+ |
                 +-------------------------------------------------------------+
                          |                                          |
                          |                                          |
                          | Connection                    Connection |
                          |                                          |
                          |                                          |
                          |                                          |
                          v                                          v
    +---------------------+------------------------------------------+--------------------+
    |  Data Server                                                                        |
    |                                                                                     |
    |                  Map<SessionServer address, SessionServer processId>                |
    |                                                                                     |
    |                  Map<SessionServer processId, Set<ip:port of clients> >             |
    |                                                                                     |
    | Map<SessionServer processId, pair(SessionServer address, SessionServer connection)> |
    |                                                                                     |
    +-------------------------------------------------------------------------------------+
    

    0xFF 参考

    https://timyang.net/architecture/cell-distributed-system/

    SOFABolt 源码分析12 - Connection 连接管理设计

    SOFABolt 源码分析2 - RpcServer 服务端启动的设计

    SOFABolt 源码分析3 - RpcClient 客户端启动的设计

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