hadoop的心跳回忆

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ipc server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： 

Java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： 

Java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： 

Java代码  
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： 

Java代码  
private static class Invoker implements InvocationHandler {  

 

在这个类中，看invoke方法： 
  

Java代码  
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： 
  

Java代码  
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： 

Java代码  
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 

Java代码  
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！ 


*** THE END ***

原文地址：http://thinkinginhadoop.iteye.com/blog/709993