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【Zookeeper】源码分析之持久化--FileTxnSnapLog
一、前言
前面分析了FileSnap，接着继续分析FileTxnSnapLog源码，其封装了TxnLog和SnapShot，其在持久化过程中是一个帮助类。
二、FileTxnSnapLog源码分析
2.1 类的属性
public class FileTxnSnapLog { //the direcotry containing the //the transaction logs // 日志文件目录 private final File dataDir; //the directory containing the //the snapshot directory // 快照文件目录 private final File snapDir; // 事务日志 private TxnLog txnLog; // 快照 private SnapShot snapLog; // 版本号 public final static int VERSION = 2; // 版本 public final static String version = "version-"; // Logger private static final Logger LOG = LoggerFactory.getLogger(FileTxnSnapLog.class);}
说明：类的属性中包含了TxnLog和SnapShot接口，即对FileTxnSnapLog的很多操作都会转发给TxnLog和SnapLog进行操作，这是一种典型的组合方法。
2.2 内部类
FileTxnSnapLog包含了PlayBackListener内部类，用来接收事务应用过程中的回调，在Zookeeper数据恢复后期，会有事务修正过程，此过程会回调PlayBackListener来进行对应的数据修正。其源码如下
public interface PlayBackListener { void onTxnLoaded(TxnHeader hdr, Record rec);}
说明：在完成事务操作后，会调用到onTxnLoaded方法进行相应的处理。
2.3 构造函数
FileTxnSnapLog的构造函数如下
public FileTxnSnapLog(File dataDir, File snapDir) throws IOException { LOG.debug("Opening datadir:{} snapDir:{}", dataDir, snapDir); // 在datadir和snapdir下生成version-2目录 this.dataDir = new File(dataDir, version + VERSION); this.snapDir = new File(snapDir, version + VERSION); if (!this.dataDir.exists()) { // datadir存在但无法创建目录，则抛出异常 if (!this.dataDir.mkdirs()) { throw new IOException("Unable to create data directory " + this.dataDir); } } if (!this.snapDir.exists()) { // snapdir存在但无法创建目录，则抛出异常 if (!this.snapDir.mkdirs()) { throw new IOException("Unable to create snap directory " + this.snapDir); } } // 给属性赋值 txnLog = new FileTxnLog(this.dataDir); snapLog = new FileSnap(this.snapDir); }
说明：对于构造函数而言，其会在传入的datadir和snapdir目录下新生成version-2的目录，并且会判断目录是否创建成功，之后会创建txnLog和snapLog。
2.4 核心函数分析
1. restore函数
public long restore(DataTree dt, Map<Long, Integer> sessions, PlayBackListener listener) throws IOException { // 根据snap文件反序列化dt和sessions snapLog.deserialize(dt, sessions); // FileTxnLog txnLog = new FileTxnLog(dataDir); // 获取比最后处理的zxid+1大的log文件的迭代器 TxnIterator itr = txnLog.read(dt.lastProcessedZxid+1); // 最大的zxid long highestZxid = dt.lastProcessedZxid; TxnHeader hdr; try { while (true) { // iterator points to // the first valid txn when initialized // itr在read函数调用后就已经指向第一个合法的事务 // 获取事务头 hdr = itr.getHeader(); if (hdr == null) { // 事务头为空 //empty logs // 表示日志文件为空 return dt.lastProcessedZxid; } if (hdr.getZxid() < highestZxid && highestZxid != 0) { // 事务头的zxid小于snapshot中的最大zxid并且其不为0，则会报错 LOG.error("{}(higestZxid) > {}(next log) for type {}", new Object[] { highestZxid, hdr.getZxid(), hdr.getType() }); } else { // 重新赋值highestZxid highestZxid = hdr.getZxid(); } try { // 在datatree上处理事务 processTransaction(hdr,dt,sessions, itr.getTxn()); } catch(KeeperException.NoNodeException e) { throw new IOException("Failed to process transaction type: " + hdr.getType() + " error: " + e.getMessage(), e); } // 每处理完一个事务都会进行回调 listener.onTxnLoaded(hdr, itr.getTxn()); if (!itr.next()) // 已无事务，跳出循环 break; } } finally { if (itr != null) { // 迭代器不为空，则关闭 itr.close(); } } // 返回最高的zxid return highestZxid; }
说明：restore用于恢复datatree和sessions，其步骤大致如下
① 根据snapshot文件反序列化datatree和sessions，进入②
② 获取比snapshot文件中的zxid+1大的log文件的迭代器，以对log文件中的事务进行迭代，进入③
③ 迭代log文件的每个事务，并且将该事务应用在datatree中，同时会调用onTxnLoaded函数进行后续处理，进入④
④ 关闭迭代器，返回log文件中最后一个事务的zxid（作为最高的zxid）
其中会调用到FileTxnLog的read函数，read函数在FileTxnLog中已经进行过分析，会调用processTransaction函数，其源码如下
public void processTransaction(TxnHeader hdr,DataTree dt, Map<Long, Integer> sessions, Record txn) throws KeeperException.NoNodeException { // 事务处理结果 ProcessTxnResult rc; switch (hdr.getType()) { // 确定事务类型 case OpCode.createSession: // 创建会话 // 添加进会话 sessions.put(hdr.getClientId(), ((CreateSessionTxn) txn).getTimeOut()); if (LOG.isTraceEnabled()) { ZooTrace.logTraceMessage(LOG,ZooTrace.SESSION_TRACE_MASK, "playLog --- create session in log: 0x" + Long.toHexString(hdr.getClientId()) + " with timeout: " + ((CreateSessionTxn) txn).getTimeOut()); } // give dataTree a chance to sync its lastProcessedZxid // 处理事务 rc = dt.processTxn(hdr, txn); break; case OpCode.closeSession: // 关闭会话 // 会话中移除 sessions.remove(hdr.getClientId()); if (LOG.isTraceEnabled()) { ZooTrace.logTraceMessage(LOG,ZooTrace.SESSION_TRACE_MASK, "playLog --- close session in log: 0x" + Long.toHexString(hdr.getClientId())); } // 处理事务 rc = dt.processTxn(hdr, txn); break; default: // 处理事务 rc = dt.processTxn(hdr, txn); } /** * Snapshots are lazily created. So when a snapshot is in progress, * there is a chance for later transactions to make into the * snapshot. Then when the snapshot is restored, NONODE/NODEEXISTS * errors could occur. It should be safe to ignore these. */ if (rc.err != Code.OK.intValue()) { // 忽略处理结果中可能出现的错误 LOG.debug("Ignoring processTxn failure hdr:" + hdr.getType() + ", error: " + rc.err + ", path: " + rc.path); } }
说明：processTransaction会根据事务头中记录的事务类型（createSession、closeSession、其他类型）来进行相应的操作，对于createSession类型而言，其会将会话和超时时间添加至会话map中，对于closeSession而言，会话map会根据客户端的id号删除其会话，同时，所有的操作都会调用到dt.processTxn函数，其源码如下
public ProcessTxnResult processTxn(TxnHeader header, Record txn) { // 事务处理结果 ProcessTxnResult rc = new ProcessTxnResult(); try { // 从事务头中解析出相应属性并保存至rc中 rc.clientId = header.getClientId(); rc.cxid = header.getCxid(); rc.zxid = header.getZxid(); rc.type = header.getType(); rc.err = 0; rc.multiResult = null; switch (header.getType()) { // 确定事务类型 case OpCode.create: // 创建结点 // 显示转化 CreateTxn createTxn = (CreateTxn) txn; // 获取创建结点路径 rc.path = createTxn.getPath(); // 创建结点 createNode( createTxn.getPath(), createTxn.getData(), createTxn.getAcl(), createTxn.getEphemeral() ? header.getClientId() : 0, createTxn.getParentCVersion(), header.getZxid(), header.getTime()); break; case OpCode.delete: // 删除结点 // 显示转化 DeleteTxn deleteTxn = (DeleteTxn) txn; // 获取删除结点路径 rc.path = deleteTxn.getPath(); // 删除结点 deleteNode(deleteTxn.getPath(), header.getZxid()); break; case OpCode.setData: // 写入数据 // 显示转化 SetDataTxn setDataTxn = (SetDataTxn) txn; // 获取写入数据结点路径 rc.path = setDataTxn.getPath(); // 写入数据 rc.stat = setData(setDataTxn.getPath(), setDataTxn .getData(), setDataTxn.getVersion(), header .getZxid(), header.getTime()); break; case OpCode.setACL: // 设置ACL // 显示转化 SetACLTxn setACLTxn = (SetACLTxn) txn; // 获取路径 rc.path = setACLTxn.getPath(); // 设置ACL rc.stat = setACL(setACLTxn.getPath(), setACLTxn.getAcl(), setACLTxn.getVersion()); break; case OpCode.closeSession: // 关闭会话 // 关闭会话 killSession(header.getClientId(), header.getZxid()); break; case OpCode.error: // 错误 // 显示转化 ErrorTxn errTxn = (ErrorTxn) txn; // 记录错误 rc.err = errTxn.getErr(); break; case OpCode.check: // 检查 // 显示转化 CheckVersionTxn checkTxn = (CheckVersionTxn) txn; // 获取路径 rc.path = checkTxn.getPath(); break; case OpCode.multi: // 多个事务 // 显示转化 MultiTxn multiTxn = (MultiTxn) txn ; // 获取事务列表 List<Txn> txns = multiTxn.getTxns(); rc.multiResult = new ArrayList<ProcessTxnResult>(); boolean failed = false; for (Txn subtxn : txns) { // 遍历事务列表 if (subtxn.getType() == OpCode.error) { failed = true; break; } } boolean post_failed = false; for (Txn subtxn : txns) { // 遍历事务列表，确定每个事务类型并进行相应操作 // 处理事务的数据 ByteBuffer bb = ByteBuffer.wrap(subtxn.getData()); Record record = null; switch (subtxn.getType()) { case OpCode.create: record = new CreateTxn(); break; case OpCode.delete: record = new DeleteTxn(); break; case OpCode.setData: record = new SetDataTxn(); break; case OpCode.error: record = new ErrorTxn(); post_failed = true; break; case OpCode.check: record = new CheckVersionTxn(); break; default: throw new IOException("Invalid type of op: " + subtxn.getType()); } assert(record != null); // 将bytebuffer转化为record(初始化record的相关属性) ByteBufferInputStream.byteBuffer2Record(bb, record); if (failed && subtxn.getType() != OpCode.error){ // 失败并且不为error类型 int ec = post_failed ? Code.RUNTIMEINCONSISTENCY.intValue() : Code.OK.intValue(); subtxn.setType(OpCode.error); record = new ErrorTxn(ec); } if (failed) { // 失败 assert(subtxn.getType() == OpCode.error) ; } // 生成事务头 TxnHeader subHdr = new TxnHeader(header.getClientId(), header.getCxid(), header.getZxid(), header.getTime(), subtxn.getType()); // 递归调用处理事务 ProcessTxnResult subRc = processTxn(subHdr, record); // 保存处理结果 rc.multiResult.add(subRc); if (subRc.err != 0 && rc.err == 0) { rc.err = subRc.err ; } } break; } } catch (KeeperException e) { if (LOG.isDebugEnabled()) { LOG.debug("Failed: " + header + ":" + txn, e); } rc.err = e.code().intValue(); } catch (IOException e) { if (LOG.isDebugEnabled()) { LOG.debug("Failed: " + header + ":" + txn, e); } } /* * A snapshot might be in progress while we are modifying the data * tree. If we set lastProcessedZxid prior to making corresponding * change to the tree, then the zxid associated with the snapshot * file will be ahead of its contents. Thus, while restoring from * the snapshot, the restore method will not apply the transaction * for zxid associated with the snapshot file, since the restore * method assumes that transaction to be present in the snapshot. * * To avoid this, we first apply the transaction and then modify * lastProcessedZxid. During restore, we correctly handle the * case where the snapshot contains data ahead of the zxid associated * with the file. */ // 事务处理结果中保存的zxid大于已经被处理的最大的zxid，则重新赋值 if (rc.zxid > lastProcessedZxid) { lastProcessedZxid = rc.zxid; } /* * Snapshots are taken lazily. It can happen that the child * znodes of a parent are created after the parent * is serialized. Therefore, while replaying logs during restore, a * create might fail because the node was already * created. * * After seeing this failure, we should increment * the cversion of the parent znode since the parent was serialized * before its children. * * Note, such failures on DT should be seen only during * restore. */ if (header.getType() == OpCode.create && rc.err == Code.NODEEXISTS.intValue()) { // 处理在恢复数据过程中的结点创建操作 LOG.debug("Adjusting parent cversion for Txn: " + header.getType() + " path:" + rc.path + " err: " + rc.err); int lastSlash = rc.path.lastIndexOf(‘/‘); String parentName = rc.path.substring(0, lastSlash); CreateTxn cTxn = (CreateTxn)txn; try { setCversionPzxid(parentName, cTxn.getParentCVersion(), header.getZxid()); } catch (KeeperException.NoNodeException e) { LOG.error("Failed to set parent cversion for: " + parentName, e); rc.err = e.code().intValue(); } } else if (rc.err != Code.OK.intValue()) { LOG.debug("Ignoring processTxn failure hdr: " + header.getType() + " : error: " + rc.err); } return rc; }
说明：processTxn用于处理事务，即将事务操作应用到DataTree内存数据库中，以恢复成最新的数据。
2. save函数
public void save(DataTree dataTree, ConcurrentHashMap<Long, Integer> sessionsWithTimeouts) throws IOException { // 获取最后处理的zxid long lastZxid = dataTree.lastProcessedZxid; // 生成snapshot文件 File snapshotFile = new File(snapDir, Util.makeSnapshotName(lastZxid)); LOG.info("Snapshotting: 0x{} to {}", Long.toHexString(lastZxid), snapshotFile); // 序列化datatree、sessionsWithTimeouts至snapshot文件 snapLog.serialize(dataTree, sessionsWithTimeouts, snapshotFile); }
说明：save函数用于将sessions和datatree保存至snapshot文件中，其大致步骤如下
① 获取内存数据库中已经处理的最新的zxid，进入②
② 根据zxid和快照目录生成snapshot文件，进入③
③ 将datatree（内存数据库）、sessionsWithTimeouts序列化至快照文件。
其他的函数或多或少都是调用TxnLog和SnapLog中的相应函数，之前已经进行过分析，这里不再累赘。
三、总结
本篇博文分析了FileTxnSnapLog的源码，其主要封装了TxnLog和SnapLog来进行相应的处理，其提供了从snapshot文件和log文件中恢复内存数据库的接口，源码相对而言较为简单，也谢谢各位园友的观看~
【Zookeeper】源码分析之持久化--FileTxnSnapLog
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