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資訊專欄INFORMATION COLUMN

dubbo源碼解析（七）注冊中心——zookeeper

wanglu1209 / 2458人閱讀

摘要：層根據(jù)不同的目錄可以有服務(wù)提供者服務(wù)消費(fèi)者路由規(guī)則配置規(guī)則。通過這樣的方式，可以處理類似服務(wù)提供者為空的情況。

注冊中心——zookeeper 
目標(biāo)：解釋以為zookeeper實(shí)現(xiàn)的注冊中心原理，解讀duubo-registry-zookeeper的源碼

這篇文章是講解注冊中心的最后一篇文章。這篇文章講的是dubbo的注冊中心用zookeeper來實(shí)現(xiàn)。這種實(shí)現(xiàn)注冊中心的方法也是dubbo推薦的方法。為了能更加理解zookeeper在dubbo中的應(yīng)用，接下來我先簡單的介紹一下zookeeper。

因?yàn)閐ubbo是一個分布式的RPC開源框架，各個服務(wù)之間多帶帶部署，就會出現(xiàn)資源之間不一致的問題。而zookeeper就有保證分布式一致性的特性。ZooKeeper是一種為分布式應(yīng)用所設(shè)計的高可用、高性能且一致的開源協(xié)調(diào)服務(wù)。關(guān)于dubbo為什么會推薦使用zookeeper作為它的注冊中心實(shí)現(xiàn)，有很多書籍以及博客講解了zookeeper的特性以及優(yōu)勢，這不是本章的重點(diǎn)，我要講的是zookeeper的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，dubbo服務(wù)是如何被zookeeper的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)存儲管理的，因?yàn)檫@影響到下面源碼的解讀。zookeeper采用的是樹形結(jié)構(gòu)來組織數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)，它類似于一個標(biāo)準(zhǔn)的文件系統(tǒng)。先來看看下面這張圖：

該圖是官方文檔里面的一張圖，展示了dubbo在zookeeper中存儲的形式以及節(jié)點(diǎn)層級，

dubbo的Root層是根目錄，通過的“group”來設(shè)置zookeeper的根節(jié)點(diǎn)，缺省值是“dubbo”。

Service層是服務(wù)接口的全名。

Type層是分類，一共有四種分類，分別是providers（服務(wù)提供者列表）、consumers（服務(wù)消費(fèi)者列表）、routes（路由規(guī)則列表）、configurations（配置規(guī)則列表）。

URL層：根據(jù)不同的Type目錄：可以有服務(wù)提供者 URL 、服務(wù)消費(fèi)者 URL 、路由規(guī)則 URL 、配置規(guī)則 URL 。不同的Type關(guān)注的URL不同。

zookeeper以每個斜杠來分割每一層的znode，比如第一層根節(jié)點(diǎn)dubbo就是“/dubbo”，而第二層的Service層就是/com.foo.Barservice，zookeeper的每個節(jié)點(diǎn)通過路徑來表示以及訪問，例如服務(wù)提供者啟動時，向/dubbo/com.foo.Barservice/providers目錄下寫入自己的URL地址。關(guān)于流程調(diào)用說明，見官方文檔：

文檔地址：http://dubbo.apache.org/zh-cn...

了解了dubbo在zookeeper中的節(jié)點(diǎn)層級，就可以看相關(guān)的源碼了，下圖是包的結(jié)構(gòu)：

跟前面三種實(shí)現(xiàn)方式一樣的目錄，也就兩個類，看起來非常的舒服，接下來就來解析這兩個類。

（一）ZookeeperRegistry

該類繼承了FailbackRegistry類，該類就是針對注冊中心核心的功能注冊、訂閱、取消注冊、取消訂閱，查詢注冊列表進(jìn)行展開，基于zookeeper來實(shí)現(xiàn)。

1.屬性 
// 日志記錄
private final static Logger logger = LoggerFactory.getLogger(ZookeeperRegistry.class);

// 默認(rèn)的zookeeper端口
private final static int DEFAULT_ZOOKEEPER_PORT = 2181;

// 默認(rèn)zookeeper根節(jié)點(diǎn)
private final static String DEFAULT_ROOT = "dubbo";

// zookeeper根節(jié)點(diǎn)
private final String root;

// 服務(wù)接口集合
private final Set anyServices = new ConcurrentHashSet();

// 監(jiān)聽器集合
private final ConcurrentMap> zkListeners = new ConcurrentHashMap>();

// zookeeper客戶端實(shí)例
private final ZookeeperClient zkClient;

其實(shí)你會發(fā)現(xiàn)zookeeper雖然是最被推薦的，反而它的實(shí)現(xiàn)邏輯相對簡單，因?yàn)檎{(diào)用了zookeeper服務(wù)組件，很多的邏輯不需要在dubbo中自己去實(shí)現(xiàn)。上面的屬性介紹也很簡單，不需要多說，更多的是調(diào)用zookeeper客戶端。

2.構(gòu)造方法 
public ZookeeperRegistry(URL url, ZookeeperTransporter zookeeperTransporter) {
    super(url);
    if (url.isAnyHost()) {
        throw new IllegalStateException("registry address == null");
    }
    // 獲得url攜帶的分組配置，并且作為zookeeper的根節(jié)點(diǎn)
    String group = url.getParameter(Constants.GROUP_KEY, DEFAULT_ROOT);
    if (!group.startsWith(Constants.PATH_SEPARATOR)) {
        group = Constants.PATH_SEPARATOR + group;
    }
    this.root = group;
    // 創(chuàng)建zookeeper client
    zkClient = zookeeperTransporter.connect(url);
    // 添加狀態(tài)監(jiān)聽器，當(dāng)狀態(tài)為重連的時候調(diào)用恢復(fù)方法
    zkClient.addStateListener(new StateListener() {
        @Override
        public void stateChanged(int state) {
            if (state == RECONNECTED) {
                try {
                    // 恢復(fù)
                    recover();
                } catch (Exception e) {
                    logger.error(e.getMessage(), e);
                }
            }
        }
    });
}

這里有以下幾個關(guān)注點(diǎn)：

參數(shù)中ZookeeperTransporter是一個接口，并且在dubbo中有ZkclientZookeeperTransporter和CuratorZookeeperTransporter兩個實(shí)現(xiàn)類，ZookeeperTransporter還是一個可擴(kuò)展的接口，基于 Dubbo SPI Adaptive 機(jī)制，會根據(jù)url中攜帶的參數(shù)去選擇用哪個實(shí)現(xiàn)類。

上面我說明了dubbo在zookeeper節(jié)點(diǎn)層級有一層是root層，該層是通過group屬性來設(shè)置的。

給客戶端添加一個監(jiān)聽器，當(dāng)狀態(tài)為重連的時候調(diào)用FailbackRegistry的恢復(fù)方法

3.appendDefaultPort 
static String appendDefaultPort(String address) {
    if (address != null && address.length() > 0) {
        int i = address.indexOf(":");
        // 如果地址本身沒有端口，則使用默認(rèn)端口2181
        if (i < 0) {
            return address + ":" + DEFAULT_ZOOKEEPER_PORT;
        } else if (Integer.parseInt(address.substring(i + 1)) == 0) {
            return address.substring(0, i + 1) + DEFAULT_ZOOKEEPER_PORT;
        }
    }
    return address;
}

該方法是拼接使用默認(rèn)的zookeeper端口，就是方地址本身沒有端口的時候才使用默認(rèn)端口。

4.isAvailable && destroy 
@Override
public boolean isAvailable() {
    return zkClient.isConnected();
}

@Override
public void destroy() {
    super.destroy();
    try {
        zkClient.close();
    } catch (Exception e) {
        logger.warn("Failed to close zookeeper client " + getUrl() + ", cause: " + e.getMessage(), e);
    }
}

這里兩個方法分別是檢測zookeeper是否連接以及銷毀連接，很簡單，都是調(diào)用了zookeeper客戶端封裝好的方法。

5.doRegister && doUnregister 
@Override
protected void doRegister(URL url) {
    try {
        // 創(chuàng)建URL節(jié)點(diǎn)，也就是URL層的節(jié)點(diǎn)
        zkClient.create(toUrlPath(url), url.getParameter(Constants.DYNAMIC_KEY, true));
    } catch (Throwable e) {
        throw new RpcException("Failed to register " + url + " to zookeeper " + getUrl() + ", cause: " + e.getMessage(), e);
    }
}

@Override
protected void doUnregister(URL url) {
    try {
        // 刪除節(jié)點(diǎn)
        zkClient.delete(toUrlPath(url));
    } catch (Throwable e) {
        throw new RpcException("Failed to unregister " + url + " to zookeeper " + getUrl() + ", cause: " + e.getMessage(), e);
    }
}

這兩個方法分別是注冊和取消注冊，也很簡單，調(diào)用都是客戶端create和delete方法，一個是創(chuàng)建一個節(jié)點(diǎn)，另一個是刪除節(jié)點(diǎn)，該操作都在URL層。

6.doSubscribe 
@Override
protected void doSubscribe(final URL url, final NotifyListener listener) {
    try {
        // 處理所有Service層發(fā)起的訂閱，例如監(jiān)控中心的訂閱
        if (Constants.ANY_VALUE.equals(url.getServiceInterface())) {
            // 獲得根目錄
            String root = toRootPath();
            // 獲得url對應(yīng)的監(jiān)聽器集合
            ConcurrentMap listeners = zkListeners.get(url);
            // 不存在就創(chuàng)建監(jiān)聽器集合
            if (listeners == null) {
                zkListeners.putIfAbsent(url, new ConcurrentHashMap());
                listeners = zkListeners.get(url);
            }
            // 獲得節(jié)點(diǎn)監(jiān)聽器
            ChildListener zkListener = listeners.get(listener);
            // 如果該節(jié)點(diǎn)監(jiān)聽器為空，則創(chuàng)建
            if (zkListener == null) {
                listeners.putIfAbsent(listener, new ChildListener() {
                    @Override
                    public void childChanged(String parentPath, List currentChilds) {
                        // 遍歷現(xiàn)有的節(jié)點(diǎn)，如果現(xiàn)有的服務(wù)集合中沒有該節(jié)點(diǎn)，則加入該節(jié)點(diǎn)，然后訂閱該節(jié)點(diǎn)
                        for (String child : currentChilds) {
                            // 解碼
                            child = URL.decode(child);
                            if (!anyServices.contains(child)) {
                                anyServices.add(child);
                                subscribe(url.setPath(child).addParameters(Constants.INTERFACE_KEY, child,
                                        Constants.CHECK_KEY, String.valueOf(false)), listener);
                            }
                        }
                    }
                });
                // 重新獲取，為了保證一致性
                zkListener = listeners.get(listener);
            }
            // 創(chuàng)建service節(jié)點(diǎn)，該節(jié)點(diǎn)為持久節(jié)點(diǎn)
            zkClient.create(root, false);
            // 向zookeeper的service節(jié)點(diǎn)發(fā)起訂閱，獲得Service接口全名數(shù)組
            List services = zkClient.addChildListener(root, zkListener);
            if (services != null && !services.isEmpty()) {
                // 遍歷Service接口全名數(shù)組
                for (String service : services) {
                    service = URL.decode(service);
                    anyServices.add(service);
                    // 發(fā)起該service層的訂閱
                    subscribe(url.setPath(service).addParameters(Constants.INTERFACE_KEY, service,
                            Constants.CHECK_KEY, String.valueOf(false)), listener);
                }
            }
        } else {
            // 處理指定 Service 層的發(fā)起訂閱，例如服務(wù)消費(fèi)者的訂閱
            List urls = new ArrayList();
            // 遍歷分類數(shù)組
            for (String path : toCategoriesPath(url)) {
                // 獲得監(jiān)聽器集合
                ConcurrentMap listeners = zkListeners.get(url);
                // 如果沒有則創(chuàng)建
                if (listeners == null) {
                    zkListeners.putIfAbsent(url, new ConcurrentHashMap());
                    listeners = zkListeners.get(url);
                }
                // 獲得節(jié)點(diǎn)監(jiān)聽器
                ChildListener zkListener = listeners.get(listener);
                if (zkListener == null) {
                    listeners.putIfAbsent(listener, new ChildListener() {
                        @Override
                        public void childChanged(String parentPath, List currentChilds) {
                            // 通知服務(wù)變化 回調(diào)NotifyListener
                            ZookeeperRegistry.this.notify(url, listener, toUrlsWithEmpty(url, parentPath, currentChilds));
                        }
                    });
                    // 重新獲取節(jié)點(diǎn)監(jiān)聽器，保證一致性
                    zkListener = listeners.get(listener);
                }
                // 創(chuàng)建type節(jié)點(diǎn)，該節(jié)點(diǎn)為持久節(jié)點(diǎn)
                zkClient.create(path, false);
                // 向zookeeper的type節(jié)點(diǎn)發(fā)起訂閱
                List children = zkClient.addChildListener(path, zkListener);
                if (children != null) {
                    // 加入到自子節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)數(shù)組
                    urls.addAll(toUrlsWithEmpty(url, path, children));
                }
            }
            // 通知數(shù)據(jù)變化
            notify(url, listener, urls);
        }
    } catch (Throwable e) {
        throw new RpcException("Failed to subscribe " + url + " to zookeeper " + getUrl() + ", cause: " + e.getMessage(), e);
    }
}

這個方法是訂閱，邏輯實(shí)現(xiàn)比較多，可以分兩段來看，這里的實(shí)現(xiàn)把所有Service層發(fā)起的訂閱以及指定的Service層發(fā)起的訂閱分開處理。所有Service層類似于監(jiān)控中心發(fā)起的訂閱。指定的Service層發(fā)起的訂閱可以看作是服務(wù)消費(fèi)者的訂閱。訂閱的大致邏輯類似，不過還是有幾個區(qū)別：

所有Service層發(fā)起的訂閱中的ChildListener是在在 Service 層發(fā)生變更時，才會做出解碼，用anyServices屬性判斷是否是新增的服務(wù)，最后調(diào)用父類的subscribe訂閱。而指定的Service層發(fā)起的訂閱是在URL層發(fā)生變更的時候，調(diào)用notify，回調(diào)回調(diào)NotifyListener的邏輯，做到通知服務(wù)變更。

所有Service層發(fā)起的訂閱中客戶端創(chuàng)建的節(jié)點(diǎn)是Service節(jié)點(diǎn)，該節(jié)點(diǎn)為持久節(jié)點(diǎn)，而指定的Service層發(fā)起的訂閱中創(chuàng)建的節(jié)點(diǎn)是Type節(jié)點(diǎn)，該節(jié)點(diǎn)也是持久節(jié)點(diǎn)。這里補(bǔ)充一下zookeeper的持久節(jié)點(diǎn)是節(jié)點(diǎn)創(chuàng)建后，就一直存在，直到有刪除操作來主動清除這個節(jié)點(diǎn)，不會因?yàn)閯?chuàng)建該節(jié)點(diǎn)的客戶端會話失效而消失。而臨時節(jié)點(diǎn)的生命周期和客戶端會話綁定。也就是說，如果客戶端會話失效，那么這個節(jié)點(diǎn)就會自動被清除掉。注意，這里提到的是會話失效，而非連接斷開。另外，在臨時節(jié)點(diǎn)下面不能創(chuàng)建子節(jié)點(diǎn)。

指定的Service層發(fā)起的訂閱中調(diào)用了兩次notify，第一次是增量的通知，也就是只是通知這次增加的服務(wù)節(jié)點(diǎn)，而第二個是全量的通知。

7.doUnsubscribe 
@Override
protected void doUnsubscribe(URL url, NotifyListener listener) {
    // 獲得監(jiān)聽器集合
    ConcurrentMap listeners = zkListeners.get(url);
    if (listeners != null) {
        // 獲得子節(jié)點(diǎn)的監(jiān)聽器
        ChildListener zkListener = listeners.get(listener);
        if (zkListener != null) {
            // 如果為全部的服務(wù)接口，例如監(jiān)控中心
            if (Constants.ANY_VALUE.equals(url.getServiceInterface())) {
                // 獲得根目錄
                String root = toRootPath();
                // 移除監(jiān)聽器
                zkClient.removeChildListener(root, zkListener);
            } else {
                // 遍歷分類數(shù)組進(jìn)行移除監(jiān)聽器
                for (String path : toCategoriesPath(url)) {
                    zkClient.removeChildListener(path, zkListener);
                }
            }
        }
    }
}

該方法是取消訂閱，也是分為兩種情況，所有的Service發(fā)起的取消訂閱還是指定的Service發(fā)起的取消訂閱?？梢钥吹剿械腟ervice發(fā)起的取消訂閱就直接移除了根目錄下所有的監(jiān)聽器，而指定的Service發(fā)起的取消訂閱是移除了該Service層下面的所有Type節(jié)點(diǎn)監(jiān)聽器。如果不太明白再回去看看前面的那個節(jié)點(diǎn)層級圖。

8.lookup 
@Override
public List lookup(URL url) {
    if (url == null) {
        throw new IllegalArgumentException("lookup url == null");
    }
    try {
        List providers = new ArrayList();
        // 遍歷分組類別
        for (String path : toCategoriesPath(url)) {
            // 獲得子節(jié)點(diǎn)
            List children = zkClient.getChildren(path);
            if (children != null) {
                providers.addAll(children);
            }
        }
        // 獲得 providers 中，和 consumer 匹配的 URL 數(shù)組
        return toUrlsWithoutEmpty(url, providers);
    } catch (Throwable e) {
        throw new RpcException("Failed to lookup " + url + " from zookeeper " + getUrl() + ", cause: " + e.getMessage(), e);
    }
}

該方法就是查詢符合條件的已經(jīng)注冊的服務(wù)。調(diào)用了toUrlsWithoutEmpty方法，在后面會講到。

9.toServicePath 
private String toServicePath(URL url) {
    String name = url.getServiceInterface();
    // 如果是包括所有服務(wù)，則返回根節(jié)點(diǎn)
    if (Constants.ANY_VALUE.equals(name)) {
        return toRootPath();
    }
    return toRootDir() + URL.encode(name);
}

該方法是獲得服務(wù)路徑，拼接規(guī)則：Root + Type。

10.toCategoriesPath 
private String[] toCategoriesPath(URL url) {
    String[] categories;
    // 如果url攜帶的分類配置為*，則創(chuàng)建包括所有分類的數(shù)組
    if (Constants.ANY_VALUE.equals(url.getParameter(Constants.CATEGORY_KEY))) {
        categories = new String[]{Constants.PROVIDERS_CATEGORY, Constants.CONSUMERS_CATEGORY,
                Constants.ROUTERS_CATEGORY, Constants.CONFIGURATORS_CATEGORY};
    } else {
        // 返回url攜帶的分類配置
        categories = url.getParameter(Constants.CATEGORY_KEY, new String[]{Constants.DEFAULT_CATEGORY});
    }
    String[] paths = new String[categories.length];
    for (int i = 0; i < categories.length; i++) {
        // 加上服務(wù)路徑
        paths[i] = toServicePath(url) + Constants.PATH_SEPARATOR + categories[i];
    }
    return paths;
}

private String toCategoryPath(URL url) {
    return toServicePath(url) + Constants.PATH_SEPARATOR + url.getParameter(Constants.CATEGORY_KEY, Constants.DEFAULT_CATEGORY);
}

第一個方法是獲得分類數(shù)組，也就是url攜帶的服務(wù)下的所有Type節(jié)點(diǎn)數(shù)組。第二個是獲得分類路徑，分類路徑拼接規(guī)則：Root + Service + Type

11.toUrlPath 
private String toUrlPath(URL url) {
    return toCategoryPath(url) + Constants.PATH_SEPARATOR + URL.encode(url.toFullString());
}

該方法是獲得URL路徑，拼接規(guī)則是Root + Service + Type + URL

12.toUrlsWithoutEmpty && toUrlsWithEmpty 
private List toUrlsWithoutEmpty(URL consumer, List providers) {
    List urls = new ArrayList();
    if (providers != null && !providers.isEmpty()) {
        // 遍歷服務(wù)提供者
        for (String provider : providers) {
            // 解碼
            provider = URL.decode(provider);
            if (provider.contains("://")) {
                // 把服務(wù)轉(zhuǎn)化成url的形式
                URL url = URL.valueOf(provider);
                // 判斷是否匹配，如果匹配， 則加入到集合中
                if (UrlUtils.isMatch(consumer, url)) {
                    urls.add(url);
                }
            }
        }
    }
    return urls;
}

private List toUrlsWithEmpty(URL consumer, String path, List providers) {
    // 返回和服務(wù)消費(fèi)者匹配的服務(wù)提供者url
    List urls = toUrlsWithoutEmpty(consumer, providers);
    // 如果不存在，則創(chuàng)建`empty://` 的 URL返回
    if (urls == null || urls.isEmpty()) {
        int i = path.lastIndexOf("/");
        String category = i < 0 ? path : path.substring(i + 1);
        URL empty = consumer.setProtocol(Constants.EMPTY_PROTOCOL).addParameter(Constants.CATEGORY_KEY, category);
        urls.add(empty);
    }
    return urls;
}

第一個toUrlsWithoutEmpty方法是獲得 providers 中，和 consumer 匹配的 URL 數(shù)組，第二個toUrlsWithEmpty方法是調(diào)用了第一個方法后增加了若不存在匹配，則創(chuàng)建 empty:// 的 URL返回。通過這樣的方式，可以處理類似服務(wù)提供者為空的情況。

（二）ZookeeperRegistryFactory

該類繼承了AbstractRegistryFactory類，實(shí)現(xiàn)了AbstractRegistryFactory抽象出來的createRegistry方法，看一下原代碼：

public class ZookeeperRegistryFactory extends AbstractRegistryFactory {

    private ZookeeperTransporter zookeeperTransporter;

    public void setZookeeperTransporter(ZookeeperTransporter zookeeperTransporter) {
        this.zookeeperTransporter = zookeeperTransporter;
    }

    @Override
    public Registry createRegistry(URL url) {
        return new ZookeeperRegistry(url, zookeeperTransporter);
    }

}

可以看到就是實(shí)例化了ZookeeperRegistry而已，所有這里就不解釋了。

后記 
該部分相關(guān)的源碼解析地址：https://github.com/CrazyHZM/i...

該文章講解了dubbo利用zookeeper來實(shí)現(xiàn)注冊中心，其中關(guān)鍵的是需要弄明白dubbo在zookeeper中存儲的節(jié)點(diǎn)層級意義，也就是root層、service層、type層以及url層分別代表什么，其他的邏輯并不復(fù)雜大多數(shù)調(diào)用了zookeeper客戶端的能力，有興趣的同學(xué)也可以深入的去了解zookeeper。如果我在哪一部分寫的不夠到位或者寫錯了，歡迎給我提意見，我的私人微信號碼：HUA799695226。

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