zookeeper session tracker机制分析
说到zookeeper session管理 ，免不了要问[*] 什么是session?
[*] session id/session是如何产生的？
[*] session 信息如何存储？
本文以session tracker线程【详见SessionTrackerImpl】的运行机制作为主线，并尝试解答一些相关问题
1）session基础
在介绍session tracker线程之前先回答几个问题
1.1） 什么是session？
zookeeper中session意味着一个物理连接，客户端connect成功之后，会发送一个connect型请求，此时就会有session 产生（下面会具体讲）
1.2）sessionid是如何产生的？
在SessionTrackerImpl实例化的时候就会调用下面的函数【详见SessionTrackerImpl.initializeNextSession】
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public static long initializeNextSession(long id) {
long nextSid = 0;
nextSid = (System.currentTimeMillis() << 24) >> 8;
nextSid =nextSid | (id <<56);
return nextSid;
} 产生的值会存入nextSessionId属性，以后一旦有新的连接（session）产生，就会nextSessionId++
1.3）session是如何产生的？
接到一个连接类型的请求【详见ZooKeeperServer.processConnectRequest】
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int sessionTimeout = connReq.getTimeOut();
byte passwd[] = connReq.getPasswd();
int minSessionTimeout = getMinSessionTimeout();
if (sessionTimeout < minSessionTimeout) {
sessionTimeout = minSessionTimeout;
}
int maxSessionTimeout = getMaxSessionTimeout();
if (sessionTimeout > maxSessionTimeout) {
sessionTimeout = maxSessionTimeout;
}
cnxn.setSessionTimeout(sessionTimeout);
// We don't want to receive any packets until we are sure that the
// session is setup
cnxn.disableRecv();
long sessionId = connReq.getSessionId();
if (sessionId != 0) {
long clientSessionId = connReq.getSessionId();
LOG.info("Client attempting to renew session 0x"
+ Long.toHexString(clientSessionId)
+ " at " + cnxn.getRemoteSocketAddress());
serverCnxnFactory.closeSession(sessionId);
cnxn.setSessionId(sessionId);
reopenSession(cnxn, sessionId, passwd, sessionTimeout);
} else {
LOG.info("Client attempting to establish new session at "
+ cnxn.getRemoteSocketAddress());
createSession(cnxn, passwd, sessionTimeout);
}
1.3.1）确定session的timeout和id
【详见SessionTrackerImpl.createSession】
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synchronized public long createSession(int sessionTimeout) {
addSession(nextSessionId, sessionTimeout);
return nextSessionId++;
} 可见产生session需要两个元素，一个是sessionid,一个是timeout
[*] timeout由客户端确定，但必须在服务器规定的最大的timeout（ticktime*20）和最小的timeout(ticktime*2)之间
[*] 如果客户端没有指定sessionid,那么就会产生一个新的session【详见ZooKeeperServer.createSession】,否则会reopen【详见ZooKeeperServer.reopenSession】
[*] sessionid的产生上面解释过了
1.3.2）实例化session及相关关系存放
【详见SessionTrackerImpl.addSession】
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sessionsWithTimeout.put(id, sessionTimeout);
if (sessionsById.get(id) == null) {
SessionImpl s = new SessionImpl(id, sessionTimeout, 0);
sessionsById.put(id, s);
if (LOG.isTraceEnabled()) {
ZooTrace.logTraceMessage(LOG, ZooTrace.SESSION_TRACE_MASK,
"SessionTrackerImpl --- Adding session 0x"
+ Long.toHexString(id) + " " + sessionTimeout);
}
}
[*] 一个重要的数据结构sessionsWithTimeout存放sessionid和timeout的映射
[*] 另一个重要的数据结构sessionsById存放sessionid和SessionImpl实例的映射
1.3.3）确定session实例的tickTime及sessionSets关系维护
【详见SessionTrackerImpl.touchSession】
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long expireTime = roundToInterval(System.currentTimeMillis() + timeout);
if (s.tickTime >= expireTime) {
// Nothing needs to be done
return true;
}
SessionSet set = sessionSets.get(s.tickTime);
if (set != null) {
set.sessions.remove(s);
}
s.tickTime = expireTime;
set = sessionSets.get(s.tickTime);
if (set == null) {
set = new SessionSet();
sessionSets.put(expireTime, set);
}
set.sessions.add(s);
[*] 根据当前时间和timeout计算本session 的expireTime即tickTime
[*] 一个重要的数据结构sessionSets 存放过期时间和一组session实例（相同过期时间）的映射的建立及维护
[*] session实例的tickTime的确定
2)session tracker线程的机制
在zookeeper服务体系中，专门有一个线程（session tracker）维护session【详见SessionTrackerImpl.run】,重要代码如下
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currentTime = System.currentTimeMillis();
if (nextExpirationTime > currentTime) {
this.wait(nextExpirationTime - currentTime);
continue;
}
SessionSet set;
set = sessionSets.remove(nextExpirationTime);
if (set != null) {
for (SessionImpl s : set.sessions) {
sessionsById.remove(s.sessionId);
expirer.expire(s);
}
}
nextExpirationTime += expirationInterval;
可见SessionTrackerImpl这个线程会一直轮询的清除过期session
[*] 每次轮询都会比较currentTime和nextExpirationTime，如果还未到nextExpirationTime，就等，否则往下走
[*] 将sessionSets中的以nextExpirationTime为key的那组session移出
[*] 遍历session，从sessionsById移除session,并调用相关的过期处理（下面会讲）
[*] 调整下载比较的时间，即nextExpirationTime += expirationInterval;
3) session维护相关问题
3.1）清除session如何实现？
【详见ZooKeeperServer.close】
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private void close(long sessionId) {
submitRequest(null, sessionId, OpCode.closeSession, 0, null, null);
}3.1.1）构造一个Request实例
3.1.2）调用PrepRequestProcessor.processRequest放入submittedRequests队列
3.1.3）PrepRequestProcessor线程的处理
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request.hdr = new TxnHeader(request.sessionId, request.cxid, zxid,
zks.getTime(), type);
switch (type) {
//省略N行代码......
case OpCode.closeSession:
// We don't want to do this check since the session expiration thread
// queues up this operation without being the session owner.
// this request is the last of the session so it should be ok
//zks.sessionTracker.checkSession(request.sessionId, request.getOwner());
HashSet<String> es = zks.getZKDatabase()
.getEphemerals(request.sessionId);
synchronized (zks.outstandingChanges) {
for (ChangeRecord c : zks.outstandingChanges) {
if (c.stat == null) {
// Doing a delete
es.remove(c.path);
} else if (c.stat.getEphemeralOwner() == request.sessionId) {
es.add(c.path);
}
}
for (String path2Delete : es) {
addChangeRecord(new ChangeRecord(request.hdr.getZxid(),
path2Delete, null, 0, null));
}
zks.sessionTracker.setSessionClosing(request.sessionId);
}
LOG.info("Processed session termination for sessionid: 0x"
+ Long.toHexString(request.sessionId));
break;
[*] 设置request.hdr，这个很重要，
[*] 在FinalRequestProcessor.processRequest会有相应的处理
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if (request.hdr != null) {
TxnHeader hdr = request.hdr;
Record txn = request.txn;
rc = zks.processTxn(hdr, txn);
}
[*] 一旦某个session关闭，与session相关的EPHEMERAL类型的节点都得清除
[*] 并且通过调用sessionTracker.setSessionClosing将session设置为关闭，使得后续此session上的请求无效
3.1.4）SessionTrackerImpl相关数据结构的清理
【详见SessionTrackerImpl.removeSession】
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synchronized public void removeSession(long sessionId) {
SessionImpl s = sessionsById.remove(sessionId);
sessionsWithTimeout.remove(sessionId);
if (LOG.isTraceEnabled()) {
ZooTrace.logTraceMessage(LOG, ZooTrace.SESSION_TRACE_MASK,
"SessionTrackerImpl --- Removing session 0x"
+ Long.toHexString(sessionId));
}
if (s != null) {
sessionSets.get(s.tickTime).sessions.remove(s);
}
} 分别对sessionsById、sessionsWithTimeout、sessionSets进行处理
3.2）session owner咋回事？
如果不是在集群环境，即没有LearnerHandler线程，session 的owner就是一个常量实例ServerCnxn.me
3.3）sessionsWithTimeout这个数据结构的用途？
sessionsWithTimeout存放的是sessionid和timeout，此数据结构会和ZKDatabase中相通，会被持久化
如果某个session timeout为60s,如果空闲了30s，意味着还能空闲30s,此时服务重启，那么此session的timeout又变为60s
3.4）touch session是干吗的？
每次一旦该session有请求，就会touch，意味着session的过期时间变为（基本等于当前时间+timeout）
具体算法为
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private long roundToInterval(long time) {
// We give a one interval grace period
return (time / expirationInterval + 1) * expirationInterval;
} time为System.currentTimeMillis() + timeout
expirationInterval默认为ticktime
3.5）check session是干吗的
基本上所有的事务型操作，都会调用用来验证当前请求的session是否关闭，owner是否正确
4）小结
[*] SessionTrackerImpl作为一个单独的线程专门处理过期session
[*] SessionTrackerImpl有3个重要的数据结构sessionsById、sessionSets、sessionsWithTimeout，其中sessionsWithTimeout会被持久化
[*] SessionTrackerImpl提供了几个常用的API
[*] createSession
[*] addSession
[*] touchSession
[*] removeSession
[*] checkSession
[*] setOwner
[*] dumpSessions
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