Zookeeper之Zookeeper底層客戶端架構實現原理（轉載）

Zookeeper的Client直接與使用者打交道，是我們使用Zookeeper的interface。瞭解ZK Client的結構和工作原理有利於我們合理的使用ZK，並能在使用中更早的發現問題。本文將在研究原始碼的技術上講述ZK Client的工作原理及內部工作機制。

在看完ZK Client的大致架構以後我希望能有一種簡單的方式描述ZK Client的基本結構，想來想去我覺得還是圖片比較能反映情況，於是我畫了這張大致的結構圖：

我想既然我畫了這張圖，就讓我們從這張圖開始講起吧。

模組：

我們可以認為ZK的Client由三個主要模組組成：Zookeeper, WatcherManager, ClientCnxn

Zookeeper是ZK Client端的真正介面，使用者可以操作的最主要的類，當使用者建立一個Zookeeper例項以後，幾乎所有的操作都被這個例項包辦了，使用者不用關心怎麼連線到Server，Watcher什麼時候被觸發等等令人傷神的問題。

WatcherManager，顧名思義，它是用來管理Watcher的，Watcher是ZK的一大特色功能，允許多個Client對一個或多個 ZNode進行監控，當ZNode有變化時能夠通知到監控這個ZNode的各個Client。我們把一個ZK Client簡單看成一個Zookeeper例項，那麼這個例項內部的WatcherManager就管理了ZK Client繫結的所有Watcher。

ClientCnxn是管理所有網路IO的模組，所有和ZK Server互動的資訊和資料都經過這個模組，包括給ZK Server傳送Request，從ZK Server接受Response，以及從ZK Server接受Watcher Event。ClientCnxn完全管理了網路，從外部看來網路操作是透明的。

執行緒：

每當我們建立一個Zookeeper例項的時候，會有兩個執行緒被建立：SendThread和EventThread。所以當我們使用ZK Client端的時候應該儘量只建立一個Zookeeper例項並反覆使用。大量的建立銷燬Zookeeper例項不僅會反覆的建立和銷燬執行緒，而且會在 Server端建立大量的Session。

SendThread是真正處理網路IO的執行緒，所有通過網路傳送和接受的資料包都在這個執行緒中處理。這個執行緒的主體是一個while迴圈：

    while (zooKeeper.state.isAlive()) {
        try {
            if (sockKey == null) {
            // don’t re-establish connection if we are closing
                if (closing) {
                    break;
                }
                startConnect();
                lastSend = now;
                lastHeard = now;
            }
            … ….
            selector.select(to);
            Set<SelectionKey> selected;
            synchronized (this) {
                selected = selector.selectedKeys();
            }
            // Everything below and until we get back to the select is
            // non blocking, so time is effectively a constant. That is
            // Why we just have to do this once, here
            now = System.currentTimeMillis();
            for (SelectionKey k : selected) {
                … …
                if (doIO()) {
                    lastHeard = now;
                }
                … …
            }
        }
        catch() {
            … …
        }
    }

複製程式碼

這裡用了java的nio功能，當selector偵測到事件發生的時候就會觸發一次迴圈，主要的操作會在doIO()裡面完成：

    boolean doIO() throws InterruptedException, IOException {
        boolean packetReceived = false;
        SocketChannel sock = (SocketChannel) sockKey.channel();
        if (sock == null) {
            throw new IOException(“Socket is null!”);
        }
        if (sockKey.isReadable()) {
            … …
        }
         
        if (sockKey.isWritable()) {
        … …
        }

        if (outgoingQueue.isEmpty()) {
            disableWrite();
        } else {
            enableWrite();
        }
        return packetReceived;
    }