【RocketMQ】【源码】主从同步实现原理

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小编点评

**HAConnection类** * **WriteSocketService类** * **transferData()方法** * 发送消息头数据 * 消息头数据发送完毕之后,发送消息内容 * 前面知道从CommitLog中读取的消息内容放入到了selectMappedBufferResult,将selectMappedBufferResult的内容发送给从节点 * **lastWriteTimestamp成员变量** * 记录发送时间 * **selectMappedBufferResult成员变量** * 记录从CommitLog中读取的消息内容 * **byteBufferHeader成员变量** * 消息头数据大小 * 消息内容大小 **方法** * **transferData()** * 发送消息头数据 * 消息头数据发送完毕之后,发送消息内容 * 前面知道从CommitLog中读取的消息内容放入到了selectMappedBufferResult,将selectMappedBufferResult的内容发送给从节点 **排版** * 在生成内容时,需要带简单的排版。 * 例如,在消息头数据中,需要带格式的排版。 * 例如,在消息内容大小中,需要带格式的排版。

正文

主从同步的实现逻辑主要在HAService中,在DefaultMessageStore的构造函数中,对HAService进行了实例化,并在start方法中,启动了HAService

public class DefaultMessageStore implements MessageStore {
    public DefaultMessageStore(final MessageStoreConfig messageStoreConfig, final BrokerStatsManager brokerStatsManager,
        final MessageArrivingListener messageArrivingListener, final BrokerConfig brokerConfig) throws IOException {
        // ...
        if (!messageStoreConfig.isEnableDLegerCommitLog()) {
            // 初始化HAService
            this.haService = new HAService(this);
        } else {
            this.haService = null;
        }
        // ...
    }

    public void start() throws Exception {
        // ...
        if (!messageStoreConfig.isEnableDLegerCommitLog()) {
            // 启动HAService
            this.haService.start();
            this.handleScheduleMessageService(messageStoreConfig.getBrokerRole());
        }
        // ...
    }
}

HAService的构造函数中,创建了AcceptSocketServiceGroupTransferServiceHAClient,在start方法中主要做了如下几件事:

  1. 调用AcceptSocketService的beginAccept方法,这一步主要是进行端口绑定,在端口上监听从节点的连接请求(可以看做是运行在master节点的);
  2. 调用AcceptSocketService的start方法启动服务,这一步主要为了处理从节点的连接请求,与从节点建立连接(可以看做是运行在master节点的);
  3. 调用GroupTransferService的start方法,主要用于在主从同步的时候,等待数据传输完毕(可以看做是运行在master节点的);
  4. 调用HAClient的start方法启动,里面与master节点建立连接,向master汇报主从同步进度并存储master发送过来的同步数据(可以看做是运行在从节点的);
public class HAService {
     public HAService(final DefaultMessageStore defaultMessageStore) throws IOException {
        this.defaultMessageStore = defaultMessageStore;
        // 创建AcceptSocketService
        this.acceptSocketService =
            new AcceptSocketService(defaultMessageStore.getMessageStoreConfig().getHaListenPort());
        this.groupTransferService = new GroupTransferService();
        // 创建HAClient
        this.haClient = new HAClient();
    }

    public void start() throws Exception {
        // 开始监听从服务器的连接
        this.acceptSocketService.beginAccept();
        // 启动服务
        this.acceptSocketService.start();
        // 启动GroupTransferService
        this.groupTransferService.start();
        // 启动
        this.haClient.start();
    }
}

监听从节点连接请求

AcceptSocketServicebeginAccept方法里面首先获取了ServerSocketChannel,然后进行端口绑定,并在selector上面注册了OP_ACCEPT事件的监听,监听从节点的连接请求:

public class HAService {
    class AcceptSocketService extends ServiceThread {
        /**
         * 监听从节点的连接
         *
         * @throws Exception If fails.
         */
        public void beginAccept() throws Exception {
            // 创建ServerSocketChannel
            this.serverSocketChannel = ServerSocketChannel.open();
            // 获取selector
            this.selector = RemotingUtil.openSelector();
            this.serverSocketChannel.socket().setReuseAddress(true);
            // 绑定端口
            this.serverSocketChannel.socket().bind(this.socketAddressListen);
            // 设置非阻塞
            this.serverSocketChannel.configureBlocking(false);
            // 注册OP_ACCEPT连接事件的监听
            this.serverSocketChannel.register(this.selector, SelectionKey.OP_ACCEPT);
        }
    }
}

处理从节点连接请求

AcceptSocketService的run方法中,对监听到的连接请求进行了处理,处理逻辑大致如下:

  1. 从selector中获取到监听到的事件;
  2. 如果是OP_ACCEPT连接事件,创建与从节点的连接对象HAConnection,与从节点建立连接,然后调用HAConnection的start方法进行启动,并创建的HAConnection对象加入到连接集合中,HAConnection中封装了Master节点和从节点的数据同步逻辑
public class HAService {
    class AcceptSocketService extends ServiceThread {
        @Override
        public void run() {
            log.info(this.getServiceName() + " service started");
            // 如果服务未停止
            while (!this.isStopped()) {
                try {
                    this.selector.select(1000);
                    // 获取监听到的事件
                    Set<SelectionKey> selected = this.selector.selectedKeys();
                    // 处理事件
                    if (selected != null) {
                        for (SelectionKey k : selected) {
                            // 如果是连接事件
                            if ((k.readyOps() & SelectionKey.OP_ACCEPT) != 0) {
                                SocketChannel sc = ((ServerSocketChannel) k.channel()).accept();
                                if (sc != null) {
                                    HAService.log.info("HAService receive new connection, "
                                        + sc.socket().getRemoteSocketAddress());
                                    try {
                                        // 创建HAConnection,建立连接
                                        HAConnection conn = new HAConnection(HAService.this, sc);
                                        // 启动
                                        conn.start();
                                        // 添加连接
                                        HAService.this.addConnection(conn);
                                    } catch (Exception e) {
                                        log.error("new HAConnection exception", e);
                                        sc.close();
                                    }
                                }
                            } else {
                                log.warn("Unexpected ops in select " + k.readyOps());
                            }
                        }
                        selected.clear();
                    }
                } catch (Exception e) {
                    log.error(this.getServiceName() + " service has exception.", e);
                }
            }
            log.info(this.getServiceName() + " service end");
        }
    }
}

等待主从复制传输结束

GroupTransferService的run方法主要是为了在进行主从数据同步的时候,等待从节点数据同步完毕。

在运行时首先进会调用waitForRunning进行等待,因为此时可能还有没有开始主从同步,所以先进行等待,之后如果有同步请求,会唤醒该线程,然后调用doWaitTransfer方法等待数据同步完成:

public class HAService {
    class GroupTransferService extends ServiceThread {

         public void run() {
            log.info(this.getServiceName() + " service started");
            // 如果服务未停止
            while (!this.isStopped()) {
                try {
                    // 等待运行
                    this.waitForRunning(10);
                    // 如果被唤醒,调用doWaitTransfer等待主从同步完成
                    this.doWaitTransfer();
                } catch (Exception e) {
                    log.warn(this.getServiceName() + " service has exception. ", e);
                }
            }

            log.info(this.getServiceName() + " service end");
        }
    }
}

在看doWaitTransfer方法之前,首先看下是如何判断有数据需要同步的。

Master节点中,当消息被写入到CommitLog以后,会调用submitReplicaRequest方法处主从同步,首先判断当前Broker的角色是否是SYNC_MASTER,如果是则会构建消息提交请求GroupCommitRequest,然后调用HAServiceputRequest添加到请求集合中,并唤醒GroupTransferService中在等待的线程:

public class CommitLog {
    public CompletableFuture<PutMessageStatus> submitReplicaRequest(AppendMessageResult result, MessageExt messageExt) {
        if (BrokerRole.SYNC_MASTER == this.defaultMessageStore.getMessageStoreConfig().getBrokerRole()) {
            HAService service = this.defaultMessageStore.getHaService();
            if (messageExt.isWaitStoreMsgOK()) {
                if (service.isSlaveOK(result.getWroteBytes() + result.getWroteOffset())) {
                    // 构建GroupCommitRequest
                    GroupCommitRequest request = new GroupCommitRequest(result.getWroteOffset() + result.getWroteBytes(),
                            this.defaultMessageStore.getMessageStoreConfig().getSlaveTimeout());
                    // 添加请求
                    service.putRequest(request);
                    // 唤醒GroupTransferService中在等待的线程
                    service.getWaitNotifyObject().wakeupAll();
                    return request.future();
                }
                else {
                    return CompletableFuture.completedFuture(PutMessageStatus.SLAVE_NOT_AVAILABLE);
                }
            }
        }
        return CompletableFuture.completedFuture(PutMessageStatus.PUT_OK);
    }
}

doWaitTransfer方法中,会判断CommitLog提交请求集合requestsRead是否为空,如果不为空,表示有消息写入了CommitLog,Master节点需要等待将数据传输给从节点:

  1. push2SlaveMaxOffset记录了从节点已经同步的消息偏移量,判断push2SlaveMaxOffset是否大于本次CommitLog提交的偏移量,也就是请求中设置的偏移量;
  2. 获取请求中设置的等待截止时间;
  3. 开启循环,判断数据是否还未传输完毕,并且未超过截止时间,如果是则等待1s,然后继续判断传输是否完毕,不断进行,直到超过截止时间或者数据已经传输完毕;
    (向从节点发送的消息最大偏移量push2SlaveMaxOffset超过了请求中设置的偏移量表示本次同步数据传输完毕);
  4. 唤醒在等待数据同步完毕的线程;
public class HAService {
    // CommitLog提交请求集合
    private volatile LinkedList<CommitLog.GroupCommitRequest> requestsRead = new LinkedList<>();

    class GroupTransferService extends ServiceThread {

        private void doWaitTransfer() {
            // 如果CommitLog提交请求集合不为空
            if (!this.requestsRead.isEmpty()) {
                // 处理消息提交请求
                for (CommitLog.GroupCommitRequest req : this.requestsRead) {
                    // 判断传输到从节点最大偏移量是否超过了请求中设置的偏移量
                    boolean transferOK = HAService.this.push2SlaveMaxOffset.get() >= req.getNextOffset();
                    // 获取截止时间
                    long deadLine = req.getDeadLine();
                    // 如果从节点还未同步完毕并且未超过截止时间
                    while (!transferOK && deadLine - System.nanoTime() > 0) {
                        // 等待
                        this.notifyTransferObject.waitForRunning(1000);
                        // 判断从节点同步的最大偏移量是否超过了请求中设置的偏移量
                        transferOK = HAService.this.push2SlaveMaxOffset.get() >= req.getNextOffset();
                    }
                    // 唤醒
                    req.wakeupCustomer(transferOK ? PutMessageStatus.PUT_OK : PutMessageStatus.FLUSH_SLAVE_TIMEOUT);
                }

                this.requestsRead = new LinkedList<>();
            }
        }
    }
}

启动HAClient

HAClient可以看做是在从节点上运行的,主要进行的处理如下:

  1. 调用connectMaster方法连接Master节点,Master节点上也会运行,但是它本身就是Master没有可连的Master节点,所以可以忽略;
  2. 调用isTimeToReportOffset方法判断是否需要向Master节点汇报同步偏移量,如果需要则调用reportSlaveMaxOffset方法将当前的消息同步偏移量发送给Master节点;
  3. 调用processReadEvent处理网络请求中的可读事件,也就是处理Master发送过来的消息,将消息存入CommitLog
public class HAService {
    class HAClient extends ServiceThread {
   
        @Override
        public void run() {
            log.info(this.getServiceName() + " service started");
            while (!this.isStopped()) {
                try {
                    // 连接Master节点
                    if (this.connectMaster()) {
                        // 是否需要报告消息同步偏移量
                        if (this.isTimeToReportOffset()) {
                            // 向Master节点发送同步偏移量
                            boolean result = this.reportSlaveMaxOffset(this.currentReportedOffset);
                            if (!result) {
                                this.closeMaster();
                            }
                        }
                        // 等待事件产生
                        this.selector.select(1000);
                        // 处理读事件,也就是Master节点发送的数据
                        boolean ok = this.processReadEvent();
                        if (!ok) {
                            this.closeMaster();
                        }
                        // ...
                    } else {
                        this.waitForRunning(1000 * 5);
                    }
                } catch (Exception e) {
                    log.warn(this.getServiceName() + " service has exception. ", e);
                    this.waitForRunning(1000 * 5);
                }
            }

            log.info(this.getServiceName() + " service end");
        }
    }
}

连接主节点

connectMaster方法中会获取Master节点的地址,并转换为SocketAddress对象,然后向Master节点请求建立连接,并在selector注册OP_READ可读事件监听:

public class HAService {
    class HAClient extends ServiceThread {
    // 当前的主从复制进度
    private long currentReportedOffset = 0;

    private boolean connectMaster() throws ClosedChannelException {
        if (null == socketChannel) {
            String addr = this.masterAddress.get();
            if (addr != null) {
                // 将地址转为SocketAddress
                SocketAddress socketAddress = RemotingUtil.string2SocketAddress(addr);
                if (socketAddress != null) {
                    // 连接master
                    this.socketChannel = RemotingUtil.connect(socketAddress);
                    if (this.socketChannel != null) {
                        // 注册OP_READ可读事件监听
                        this.socketChannel.register(this.selector, SelectionKey.OP_READ);
                    }
                }
            }
            // 获取CommitLog中当前最大的偏移量
            this.currentReportedOffset = HAService.this.defaultMessageStore.getMaxPhyOffset();
            // 更新上次写入时间
            this.lastWriteTimestamp = System.currentTimeMillis();
        }
        return this.socketChannel != null;
    }
}

发送主从同步消息拉取偏移量

isTimeToReportOffset方法中,首先获取当前时间与上一次进行主从同步的时间间隔interval,如果时间间隔interval大于配置的发送心跳时间间隔,表示需要向Master节点发送从节点消息同步的偏移量,接下来会调用reportSlaveMaxOffset方法发送同步偏移量,也就是说从节点会定时向Master节点发送请求,反馈CommitLog中同步消息的偏移量

public class HAService {
    class HAClient extends ServiceThread {
       // 当前从节点已经同步消息的偏移量大小
       private long currentReportedOffset = 0;

       private boolean isTimeToReportOffset() {
            // 获取距离上一次主从同步的间隔时间
            long interval =
                HAService.this.defaultMessageStore.getSystemClock().now() - this.lastWriteTimestamp;
            // 判断是否超过了配置的发送心跳包时间间隔
            boolean needHeart = interval > HAService.this.defaultMessageStore.getMessageStoreConfig()
                .getHaSendHeartbeatInterval();

            return needHeart;
        }

        // 发送同步偏移量,传入的参数是当前的主从复制偏移量currentReportedOffset
        private boolean reportSlaveMaxOffset(final long maxOffset) {
            this.reportOffset.position(0);
            this.reportOffset.limit(8); // 设置数据传输大小为8个字节
            this.reportOffset.putLong(maxOffset);// 设置同步偏移量
            this.reportOffset.position(0);
            this.reportOffset.limit(8);

            for (int i = 0; i < 3 && this.reportOffset.hasRemaining(); i++) {
                try {
                    // 向Master节点发送拉取偏移量
                    this.socketChannel.write(this.reportOffset);
                } catch (IOException e) {
                    log.error(this.getServiceName()
                        + "reportSlaveMaxOffset this.socketChannel.write exception", e);
                    return false;
                }
            }
            // 更新发送时间
            lastWriteTimestamp = HAService.this.defaultMessageStore.getSystemClock().now();
            return !this.reportOffset.hasRemaining();
        }
    }
}

处理网络可读事件

processReadEvent方法中处理了可读事件,也就是处理Master节点发送的同步数据, 首先从socketChannel中读取数据到byteBufferRead中,byteBufferRead是读缓冲区,读取数据的方法会返回读取到的字节数,对字节数大小进行判断:

  • 如果可读字节数大于0表示有数据需要处理,调用dispatchReadRequest方法进行处理;
  • 如果可读字节数为0表示没有可读数据,此时记录读取到空数据的次数,如果连续读到空数据的次数大于3次,将终止本次处理;
  class HAClient extends ServiceThread {
        // 读缓冲区,会将从socketChannel读入缓冲区
        private ByteBuffer byteBufferRead = ByteBuffer.allocate(READ_MAX_BUFFER_SIZE);

        private boolean processReadEvent() {
            int readSizeZeroTimes = 0;
            while (this.byteBufferRead.hasRemaining()) {
                try {
                    // 从socketChannel中读取数据到byteBufferRead中,返回读取到的字节数
                    int readSize = this.socketChannel.read(this.byteBufferRead);
                    if (readSize > 0) {
                        // 重置readSizeZeroTimes
                        readSizeZeroTimes = 0;
                        // 处理数据
                        boolean result = this.dispatchReadRequest();
                        if (!result) {
                            log.error("HAClient, dispatchReadRequest error");
                            return false;
                        }
                    } else if (readSize == 0) {
                        // 记录读取到空数据的次数
                        if (++readSizeZeroTimes >= 3) {
                            break;
                        }
                    } else {
                        log.info("HAClient, processReadEvent read socket < 0");
                        return false;
                    }
                } catch (IOException e) {
                    log.info("HAClient, processReadEvent read socket exception", e);
                    return false;
                }
            }

            return true;
        }
  }
消息写入ComitLog

dispatchReadRequest方法中会将从节点读取到的数据写入CommitLog,dispatchPosition记录了已经处理的数据在读缓冲区中的位置,从读缓冲区byteBufferRead获取剩余可读取的字节数,如果可读数据的字节数大于一个消息头的字节数(12个字节),表示有数据还未处理完毕,反之表示消息已经处理完毕结束处理。
对数据的处理逻辑如下:

  1. 从缓冲区中读取数据,首先获取到的是消息在master节点的物理偏移量masterPhyOffset;
  2. 向后读取8个字节,得到消息体内容的字节数bodySize;
  3. 获取从节点当前CommitLog的最大物理偏移量slavePhyOffset,如果不为0并且不等于masterPhyOffset,表示与Master节点的传输偏移量不一致,也就是数据不一致,此时终止处理
  4. 如果可读取的字节数大于一个消息头的字节数 + 消息体大小,表示有消息可处理,继续进行下一步;
  5. 计算消息体在读缓冲区中的起始位置,从读缓冲区中根据起始位置,读取消息内容,将消息追加到从节点的CommitLog中
  6. 更新dispatchPosition的值为消息头大小 + 消息体大小,dispatchPosition之前的数据表示已经处理完毕;
    class HAClient extends ServiceThread {
        // 已经处理的数据在读缓冲区中的位置,初始化为0
        private int dispatchPosition = 0;
        // 读缓冲区
        private ByteBuffer byteBufferRead = ByteBuffer.allocate(READ_MAX_BUFFER_SIZE);

        private boolean dispatchReadRequest() {
            // 消息头大小
            final int msgHeaderSize = 8 + 4; // phyoffset + size
            // 开启循环不断读取数据
            while (true) {
                // 获可读取的字节数
                int diff = this.byteBufferRead.position() - this.dispatchPosition;
                // 如果字节数大于一个消息头的字节数
                if (diff >= msgHeaderSize) {
                    // 获取消息在master节点的物理偏移量
                    long masterPhyOffset = this.byteBufferRead.getLong(this.dispatchPosition);
                    // 获取消息体大小
                    int bodySize = this.byteBufferRead.getInt(this.dispatchPosition + 8);
                    // 获取从节点当前CommitLog的最大物理偏移量
                    long slavePhyOffset = HAService.this.defaultMessageStore.getMaxPhyOffset();
                    if (slavePhyOffset != 0) {
                        // 如果不一致结束处理
                        if (slavePhyOffset != masterPhyOffset) {
                            log.error("master pushed offset not equal the max phy offset in slave, SLAVE: "
                                + slavePhyOffset + " MASTER: " + masterPhyOffset);
                            return false;
                        }
                    }
                    // 如果可读取的字节数大于一个消息头的字节数 + 消息体大小
                    if (diff >= (msgHeaderSize + bodySize)) {
                        // 将度缓冲区的数据转为字节数组
                        byte[] bodyData = byteBufferRead.array();
                        // 计算消息体在读缓冲区中的起始位置
                        int dataStart = this.dispatchPosition + msgHeaderSize;
                        // 从读缓冲区中根据消息的位置,读取消息内容,将消息追加到从节点的CommitLog中
                        HAService.this.defaultMessageStore.appendToCommitLog(
                                masterPhyOffset, bodyData, dataStart, bodySize);
                        // 更新dispatchPosition的值为消息头大小+消息体大小
                        this.dispatchPosition += msgHeaderSize + bodySize;
                        if (!reportSlaveMaxOffsetPlus()) {
                            return false;
                        }
                        continue;
                    }
                }
                if (!this.byteBufferRead.hasRemaining()) {
                    this.reallocateByteBuffer();
                }

                break;
            }

            return true;
        }
    }

HAConnection

HAConnection中封装了Master节点与从节点的网络通信处理,分别在ReadSocketServiceWriteSocketService中。

ReadSocketService

ReadSocketService启动后处理监听到的可读事件,前面知道HAClient中从节点会定时向Master节点汇报从节点的消息同步偏移量,Master节点对汇报请求的处理就在这里,如果从网络中监听到了可读事件,会调用processReadEvent处理读事件:

public class HAConnection {
     class ReadSocketService extends ServiceThread {
        @Override
        public void run() {
            HAConnection.log.info(this.getServiceName() + " service started");
            while (!this.isStopped()) {
                try {
                    this.selector.select(1000);
                    // 处理可读事件
                    boolean ok = this.processReadEvent();
                    if (!ok) {
                        HAConnection.log.error("processReadEvent error");
                        break;
                    }
                    // ...
                } catch (Exception e) {
                    HAConnection.log.error(this.getServiceName() + " service has exception.", e);
                    break;
                }
            }
            // ...
            HAConnection.log.info(this.getServiceName() + " service end");
        }
     }
}

处理可读事件

processReadEvent中从网络中处理读事件的方式与上面HAClientdispatchReadRequest类似,都是将网络中的数据读取到读缓冲区中,并用一个变量记录已读取数据的位置,processReadEvent方法的处理逻辑如下:

  1. 从socketChannel读取数据到读缓冲区byteBufferRead中,返回读取到的字节数;
  2. 如果读取到的字节数大于0,进入下一步,如果读取到的字节数为0,记录连续读取到空字节数的次数是否超过三次,如果超过终止处理;
  3. 判断剩余可读取的字节数是否大于等于8,前面知道,从节点发送同步消息拉取偏移量的时候设置的字节大小为8,所以字节数大于等于8的时候表示需要读取从节点发送的偏移量;
  4. 计算数据在缓冲区中的位置,从缓冲区读取从节点发送的同步偏移量readOffset;
  5. 更新processPosition的值,processPosition表示读缓冲区中已经处理数据的位置;
  6. 更新slaveAckOffset为从节点发送的同步偏移量readOffset的值;
  7. 如果当前Master节点记录的从节点的同步偏移量slaveRequestOffset小于0,表示还未进行同步,此时将slaveRequestOffset更新为从节点发送的同步偏移量;
  8. 如果从节点发送的同步偏移量比当前Master节点的最大物理偏移量还要大,终止本次处理;
  9. 调用notifyTransferSome,更新Master节点记录的向从节点同步消息的偏移量;
public class HAConnection {

     class ReadSocketService extends ServiceThread {
     // 读缓冲区    
     private final ByteBuffer byteBufferRead = ByteBuffer.allocate(READ_MAX_BUFFER_SIZE);
     // 读缓冲区中已经处理的数据位置
     private int processPosition = 0;

     private boolean processReadEvent() {
            int readSizeZeroTimes = 0;
            // 如果没有可读数据
            if (!this.byteBufferRead.hasRemaining()) {
                this.byteBufferRead.flip();
                // 处理位置置为0
                this.processPosition = 0;
            }
            // 如果数据未读取完毕
            while (this.byteBufferRead.hasRemaining()) {
                try {
                    // 从socketChannel读取数据到byteBufferRead中,返回读取到的字节数
                    int readSize = this.socketChannel.read(this.byteBufferRead);
                    // 如果读取数据字节数大于0
                    if (readSize > 0) {
                        // 重置readSizeZeroTimes
                        readSizeZeroTimes = 0;
                        // 获取上次处理读事件的时间戳
                        this.lastReadTimestamp = HAConnection.this.haService.getDefaultMessageStore().getSystemClock().now();
                        // 判断剩余可读取的字节数是否大于等于8
                        if ((this.byteBufferRead.position() - this.processPosition) >= 8) {
                            // 获取偏移量内容的结束位置
                            int pos = this.byteBufferRead.position() - (this.byteBufferRead.position() % 8);
                            // 从结束位置向前读取8个字节得到从点发送的同步偏移量
                            long readOffset = this.byteBufferRead.getLong(pos - 8);
                            // 更新处理位置
                            this.processPosition = pos;
                            // 更新slaveAckOffset为从节点发送的同步进度
                            HAConnection.this.slaveAckOffset = readOffset;
                            // 如果记录的从节点的同步进度小于0,表示还未进行同步
                            if (HAConnection.this.slaveRequestOffset < 0) {
                                // 更新为从节点发送的同步进度
                                HAConnection.this.slaveRequestOffset = readOffset;
                                log.info("slave[" + HAConnection.this.clientAddr + "] request offset " + readOffset);
                            } else if (HAConnection.this.slaveAckOffset > HAConnection.this.haService.getDefaultMessageStore().getMaxPhyOffset()) {
                                // 如果从节点发送的拉取偏移量比当前Master节点的最大物理偏移量还要大
                                log.warn("slave[{}] request offset={} greater than local commitLog offset={}. ",
                                        HAConnection.this.clientAddr,
                                        HAConnection.this.slaveAckOffset,
                                        HAConnection.this.haService.getDefaultMessageStore().getMaxPhyOffset());
                                return false;
                            }
                            // 更新Master节点记录的向从节点同步消息的偏移量
                            HAConnection.this.haService.notifyTransferSome(HAConnection.this.slaveAckOffset);
                        }
                    } else if (readSize == 0) 
                        // 判断连续读取到空数据的次数是否超过三次
                        if (++readSizeZeroTimes >= 3) {
                            break;
                        }
                    } else {
                        log.error("read socket[" + HAConnection.this.clientAddr + "] < 0");
                        return false;
                    }
                } catch (IOException e) {
                    log.error("processReadEvent exception", e);
                    return false;
                }
            }

            return true;
        }
    }
}

前面在GroupTransferService中可以看到是通过push2SlaveMaxOffset的值判断本次同步是否完成的,在notifyTransferSome方法中可以看到当Master节点收到从节点反馈的消息拉取偏移量时,对push2SlaveMaxOffset的值进行了更新:

public class HAService {
    // 向从节点推送的消息最大偏移量
    private final GroupTransferService groupTransferService;

    public void notifyTransferSome(final long offset) {
        // 如果传入的偏移大于push2SlaveMaxOffset记录的值,进行更新
        for (long value = this.push2SlaveMaxOffset.get(); offset > value; ) {
            // 更新向从节点推送的消息最大偏移量
            boolean ok = this.push2SlaveMaxOffset.compareAndSet(value, offset);
            if (ok) {
                this.groupTransferService.notifyTransferSome();
                break;
            } else {
                value = this.push2SlaveMaxOffset.get();
            }
        }
    }
}

WriteSocketService

WriteSocketService用于Master节点向从节点发送同步消息,处理逻辑如下:

  1. 根据从节点发送的主从同步消息拉取偏移量slaveRequestOffset进行判断:

    • 如果slaveRequestOffset值为-1,表示还未收到从节点报告的同步偏移量,此时睡眠一段时间等待从节点发送消息拉取偏移量;
    • 如果slaveRequestOffset值不为-1,表示已经开始进行主从同步进行下一步;
  2. 判断nextTransferFromWhere值是否为-1,nextTransferFromWhere记录了下次需要传输的消息在CommitLog中的偏移量,如果值为-1表示初次进行数据同步,此时有两种情况:

    • 如果从节点发送的拉取偏移量slaveRequestOffset为0,就从当前CommitLog文件最大偏移量开始同步;
    • 如果slaveRequestOffset不为0,则从slaveRequestOffset位置处进行数据同步;
  3. 判断上次写事件是否已经将数据都写入到从节点

    • 如果已经写入完毕,判断距离上次写入数据的时间间隔是否超过了设置的心跳时间,如果超过,为了避免连接空闲被关闭,需要发送一个心跳包,此时构建心跳包的请求数据,调用transferData方法传输数据;
    • 如果上次的数据还未传输完毕,调用transferData方法继续传输,如果还是未完成,则结束此处处理;
  4. 根据nextTransferFromWhere从CommitLog中获取消息,如果未获取到消息,等待100ms,如果获取到消息,从CommitLog中获取消息进行传输:
    (1)如果获取到消息的字节数大于最大传输的大小,设置最最大传输数量,分批进行传输;
    (2)更新下次传输的偏移量地址也就是nextTransferFromWhere的值;
    (3)从CommitLog中获取的消息内容设置到将读取到的消息数据设置到selectMappedBufferResult中;
    (4)设置消息头信息,包括消息头字节数、拉取消息的偏移量等;
    (5)调用transferData发送数据;

public class HAConnection {
    class WriteSocketService extends ServiceThread {
        private final int headerSize = 8 + 4;// 消息头大小
        @Override
        public void run() {
            HAConnection.log.info(this.getServiceName() + " service started");
            while (!this.isStopped()) {
                try {
                    this.selector.select(1000);
                    // 如果slaveRequestOffset为-1,表示还未收到从节点报告的拉取进度
                    if (-1 == HAConnection.this.slaveRequestOffset) {
                        // 等待一段时间
                        Thread.sleep(10);
                        continue;
                    }
                    // 初次进行数据同步
                    if (-1 == this.nextTransferFromWhere) {
                        // 如果拉取进度为0
                        if (0 == HAConnection.this.slaveRequestOffset) {
                            // 从master节点最大偏移量从开始传输
                            long masterOffset = HAConnection.this.haService.getDefaultMessageStore().getCommitLog().getMaxOffset();
                            masterOffset =
                                masterOffset
                                    - (masterOffset % HAConnection.this.haService.getDefaultMessageStore().getMessageStoreConfig()
                                    .getMappedFileSizeCommitLog());

                            if (masterOffset < 0) {
                                masterOffset = 0;
                            }
                            // 更新nextTransferFromWhere
                            this.nextTransferFromWhere = masterOffset;
                        } else {
                            // 根据从节点发送的偏移量开始数据同步
                            this.nextTransferFromWhere = HAConnection.this.slaveRequestOffset;
                        }

                        log.info("master transfer data from " + this.nextTransferFromWhere + " to slave[" + HAConnection.this.clientAddr
                            + "], and slave request " + HAConnection.this.slaveRequestOffset);
                    }
                    // 判断上次传输是否完毕
                    if (this.lastWriteOver) {
                        // 获取当前时间距离上次写入数据的时间间隔
                        long interval =
                            HAConnection.this.haService.getDefaultMessageStore().getSystemClock().now() - this.lastWriteTimestamp;
                        // 如果距离上次写入数据的时间间隔超过了设置的心跳时间
                        if (interval > HAConnection.this.haService.getDefaultMessageStore().getMessageStoreConfig()
                            .getHaSendHeartbeatInterval()) {
                            // 构建header
                            this.byteBufferHeader.position(0);
                            this.byteBufferHeader.limit(headerSize);
                            this.byteBufferHeader.putLong(this.nextTransferFromWhere);
                            this.byteBufferHeader.putInt(0);
                            this.byteBufferHeader.flip();
                            // 发送心跳包
                            this.lastWriteOver = this.transferData();
                            if (!this.lastWriteOver)
                                continue;
                        }
                    } else {
                        // 未传输完毕,继续上次的传输
                        this.lastWriteOver = this.transferData();
                        // 如果依旧未完成,结束本次处理
                        if (!this.lastWriteOver)
                            continue;
                    }
                    // 根据偏移量获取消息数据
                    SelectMappedBufferResult selectResult =
                        HAConnection.this.haService.getDefaultMessageStore().getCommitLogData(this.nextTransferFromWhere);
                    if (selectResult != null) {// 获取消息不为空
                        // 获取消息内容大小
                        int size = selectResult.getSize();
                        // 如果消息的字节数大于最大传输的大小
                        if (size > HAConnection.this.haService.getDefaultMessageStore().getMessageStoreConfig().getHaTransferBatchSize()) {
                            // 设置为最大传输大小
                            size = HAConnection.this.haService.getDefaultMessageStore().getMessageStoreConfig().getHaTransferBatchSize();
                        }

                        long thisOffset = this.nextTransferFromWhere;
                        // 更新下次传输的偏移量地址
                        this.nextTransferFromWhere += size;

                        selectResult.getByteBuffer().limit(size);
                        // 将读取到的消息数据设置到selectMappedBufferResult
                        this.selectMappedBufferResult = selectResult;

                        // 设置消息头
                        this.byteBufferHeader.position(0);
                        // 设置消息头大小
                        this.byteBufferHeader.limit(headerSize);
                        // 设置偏移量地址
                        this.byteBufferHeader.putLong(thisOffset);
                        // 设置消息内容大小
                        this.byteBufferHeader.putInt(size);
                        this.byteBufferHeader.flip();
                        // 发送数据
                        this.lastWriteOver = this.transferData();
                    } else {
                        // 等待100ms
                        HAConnection.this.haService.getWaitNotifyObject().allWaitForRunning(100);
                    }
                } catch (Exception e) {

                    HAConnection.log.error(this.getServiceName() + " service has exception.", e);
                    break;
                }
            }

            HAConnection.this.haService.getWaitNotifyObject().removeFromWaitingThreadTable();

            // ...
            HAConnection.log.info(this.getServiceName() + " service end");
        }
    }
}

发送数据

transferData方法的处理逻辑如下:

  1. 发送消息头数据;
  2. 消息头数据发送完毕之后,发送消息内容,前面知道从CommitLog中读取的消息内容放入到了selectMappedBufferResult,将selectMappedBufferResult的内容发送给从节点;
public class HAConnection {
    class WriteSocketService extends ServiceThread {
        private boolean transferData() throws Exception {
            int writeSizeZeroTimes = 0;
            // 写入消息头
            while (this.byteBufferHeader.hasRemaining()) {
                // 发送消息头数据
                int writeSize = this.socketChannel.write(this.byteBufferHeader);
                if (writeSize > 0) {
                    writeSizeZeroTimes = 0;
                    // 记录发送时间
                    this.lastWriteTimestamp = HAConnection.this.haService.getDefaultMessageStore().getSystemClock().now();
                } else if (writeSize == 0) {
                    if (++writeSizeZeroTimes >= 3) {
                        break;
                    }
                } else {
                    throw new Exception("ha master write header error < 0");
                }
            }

            if (null == this.selectMappedBufferResult) {
                return !this.byteBufferHeader.hasRemaining();
            }

            writeSizeZeroTimes = 0;

            // 消息头数据发送完毕之后,发送消息内容
            if (!this.byteBufferHeader.hasRemaining()) {
                while (this.selectMappedBufferResult.getByteBuffer().hasRemaining()) {
                    // 发送消息内容
                    int writeSize = this.socketChannel.write(this.selectMappedBufferResult.getByteBuffer());
                    if (writeSize > 0) {
                        writeSizeZeroTimes = 0;
                        this.lastWriteTimestamp = HAConnection.this.haService.getDefaultMessageStore().getSystemClock().now();
                    } else if (writeSize == 0) {
                        if (++writeSizeZeroTimes >= 3) {
                            break;
                        }
                    } else {
                        throw new Exception("ha master write body error < 0");
                    }
                }
            }
            // ...
            return result;
        }
    }
}

总结

主从同步流程

有新消息写入之后的同步流程

参考
丁威、周继锋《RocketMQ技术内幕》

RocketMQ版本:4.9.3

与【RocketMQ】【源码】主从同步实现原理相似的内容:

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