hadoop的心跳回忆
文洲 2010-07-11
hadoop的集群是基于master/slave模式，namenode和jobtracker属于master，而datanode/tasktracker属于slaves。master只有一个，而slaves有多个。
namenode与datanode之间的通信，jobtracker与tasktracker直接的通信，都是通过“心跳”完成的。
以前看过hadoop心跳原理的源代码，今天再回忆一下，呵呵，所以叫“心跳回忆”。
1、心跳机制
心跳的机制大概是这样的：
1)master启动的时候，会开一个ipcserver在那里。
2)slave启动时，会连接master，并每隔3秒钟主动向master发送一个“心跳”，将自己的状态信息告诉master，然后master也是通过这个心跳的返回值，向slave节点传达指令。
2、找到心跳的代码
拿namenode和datanode来说，在datanode的offerService方法中，每隔3秒向namenode发送心跳的代码：
/**
* Main loop for the DataNode. Runs until shutdown,
* forever calling remote NameNode functions.
*/
public void offerService() throws Exception {
...
//
// Now loop for a long time....
//
while (shouldRun) {
try {
long startTime = now();
//
// Every so often, send heartbeat or block-report
//
// 如果到了3秒钟，就向namenode发心跳
if (startTime - lastHeartbeat > heartBeatInterval) {
//
// All heartbeat messages include following info:
// -- Datanode name
// -- data transfer port
// -- Total capacity
// -- Bytes remaining
//
lastHeartbeat = startTime;
DatanodeCommand[] cmds = namenode.sendHeartbeat(dnRegistration,
data.getCapacity(),
data.getDfsUsed(),
data.getRemaining(),
xmitsInProgress.get(),
getXceiverCount());
// 注意上面这行代码，“发送心跳”竟然就是调用namenode的一个方法？？
myMetrics.heartbeats.inc(now() - startTime);
//LOG.info("Just sent heartbeat, with name " + localName);
// 处理对心跳的返回值（namenode传给datanode的指令）
if (!processCommand(cmds))
continue;
}
// 这里省略很多代码
...
} // while (shouldRun)
} // offerService上面这段代码，如果是单机的程序，没什么值得奇怪的。但是，这是hadoop集群！datanode和namenode在2台不同的机器（或2个JVM）上运行！datanode机器竟然直接调用namenode的方法！这是怎么实现的？难道是传说中的RMI吗？？
下面我们主要就来分析这个方法调用的细节。
3、心跳的底层细节一：datanode怎么获得namenode对象的？
首先，DataNode类中，有一个namenode的成员变量：
public class DataNode extends Configured
implements InterDatanodeProtocol, ClientDatanodeProtocol, FSConstants, Runnable {
...
public DatanodeProtocol namenode = null;
...
}下面是NameNode类的定义：
public class NameNode implements ClientProtocol, DatanodeProtocol,
NamenodeProtocol, FSConstants,
RefreshAuthorizationPolicyProtocol {
...
}注意：NameNode实现了DatanodeProtocol接口，DatanodeProtocol接口定义了namenode和datanode之间通信的方法。
那么，DataNode类是怎么获取到NameNode类的引用呢？
在Datanode端，为namenode变量赋值的代码：
// connect to name node
this.namenode = (DatanodeProtocol)
RPC.waitForProxy(DatanodeProtocol.class,
DatanodeProtocol.versionID,
nameNodeAddr,
conf);在继续去RPC类中追踪：
VersionedProtocol proxy =
(VersionedProtocol) Proxy.newProxyInstance(
protocol.getClassLoader(), new Class[] { protocol },
new Invoker(addr, ticket, conf, factory));现在，明白了！
1)对namenode的赋值，并不是真正的new了一个实现了DatanodeProtocol接口的对象，而是获得了一个动态代理！！
2)上面这段代码中，protocol的类型是DatanodeProtocol.class
3)对namenode的所有调用，都被委托(delegate)给了Invoker
4、心跳的底层细节二：看看Invoker类
Invoker类是org.apache.hadoop.ipc.RPC类的一个静态内部类：
private static class Invoker implements InvocationHandler { 在这个类中，看invoke方法： public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable {
...
ObjectWritable value = (ObjectWritable)
client.call(new Invocation(method, args), address,
method.getDeclaringClass(), ticket);
...
return value.get();
}所有的方法调用又被delegate给client的call方法了！
client是Invoker中的成员变量：
private Client client;
所以可以看出：DatanodeProtocol中的每个方法调用，都被包装成一个Invocation对象，再由client.call()调用
5、心跳的底层细节三：Invocation类
Invocation类是org.apache.hadoop.ipc.RPC类的一个静态内部类
没有什么业务逻辑方法，主要作用就是一个VO
6、心跳的底层细节四：client类的call方法
接下来重点看client类的call方法：
public Writable call(Writable param, InetSocketAddress addr,
Class<?> protocol, UserGroupInformation ticket)
throws InterruptedException, IOException {
Call call = new Call(param);
// 将Invocation转化为Call
Connection connection = getConnection(addr, protocol, ticket, call);
// 连接远程服务器
connection.sendParam(call); // send the parameter
// 将“序列化”后的call发给过去
boolean interrupted = false;
synchronized (call) {
while (!call.done) {
try {
call.wait(); // wait for the result
// 等待调用结果
} catch (InterruptedException ie) {
// save the fact that we were interrupted
interrupted = true;
}
}
if (interrupted) {
// set the interrupt flag now that we are done waiting
Thread.currentThread().interrupt();
}
if (call.error != null) {
if (call.error instanceof RemoteException) {
call.error.fillInStackTrace();
throw call.error;
} else { // local exception
throw wrapException(addr, call.error);
}
} else {
return call.value;
// 返回
}
}
}7、现在，一目了然了
datanode向namenode发送heartbeat过程是这样的：
a) 在datanode初始化获得namenode的proxy
b) 在datanode上，调用namenode proxy的heartbeat方法：
namenode.sendHeartbeat(dnRegistration,
data.getCapacity(),
data.getDfsUsed(),
data.getRemaining(),
xmitsInProgress.get(),
getXceiverCount());
c) 在datanode上的namenode动态代理类将这个调用包装成(或者叫“序列化成”)一个Invocation对象，并调用client.call方法
d) client call方法将Invocation转化为Call对象
e) client 将call发送到真正的namenode服务器
f) namenode接收后，转化成namenode端的Call，并process后，通过Responder发回来！
g) datanode接收结果，并将结果转化为DatanodeCommand[]8、再看动态代理
动态代理：让“只有接口，没事对应的实现类”成为可能，因为具体方法的实现可以委托给另一个类！！
在这个例子中，就datanode而言，DatanodeProtocol接口是没有实现类的！
***THEEND***
