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ZooKeeper 技术内幕：会话

2016-02-10

背景

Session 的作用：

  1. ZK Server 执行任何请求之前，都需要 Client 与 Server 先建立 Session；
  2. Client 提交给 Server 的任何请求，都必须关联在 Session 上；
  3. Session 终止时，关联在 Session 上的临时数据节点都会自动消失；

疑问：

  1. Session 是如何创建的？
  2. 遇到 TCP 连接异常，Session 如何处理？
  3. Session 有什么特性？

Session 的用途

Session 的作用？

本质上，就是：Session 映射到一个 TCP 长连接，并且标识这条长连接

Session 的创建

Session 创建的时机和实现细节：

  1. Client 连接到 ZK Server，创建 TCP 长连接，并创建 Session；
  2. Client 侧，创建 Session ？保存 Session？
    • Client 发起创建 Session的事务请求
    • Client 和 Server 都会保留一份 Session 内容

ZK Server 节点异常时，Client 会将会话透明的转移到其他服务节点上。疑问：如何透明的转到其他服务节点的？

Session 连接保持

  1. Client 创建会话时，会指定 Session 的超时时间 t；
  2. Server 侧：经过 t 时间后，Server 收不到 Client 的任何消息，Server 判定：Session 过期；
  3. Cleint 侧：经过 t/3 时间后，未收到任何消息，则，Client 会主动向 Server 发送心跳信息；
  4. Client 侧：经过 2t/3 时间后，会尝试连接其他 Server 节点，此时，还有 t/3 时间；

Client 尝试连接其他 Server 时，要保证新的 Server 能看到的最新事务 >＝ 之前 Server看到的最新事务，所以，Client 连接到 Server 后，会先判断 最新事务的 zxid 是否满足 Client 上的最新 zxid >= Server 上的最新 zxid；若不符合条件，则尝试连接到另一个 Server。

具体 Session 保持流程：

Note：

创建会话、删除会话，本身就是事务请求，任意时刻，在 ZK 集群中，都有法定数量（Quorum）的服务器节点，保存有 Session 的信息。

Session 状态转移图

Session 同时保存在 Client 和 Server 侧。

从 Client 看， Session 的状态转移图：

特别说明：

  1. Server 负责判断：Session 超时
  2. Client 不会判断 Session 超时
  3. Client 负责关闭 Session
    • Client 主动关闭 Session
    • Client 收到 Server 的 Session Expired 指令

Session 管理

关于 Session 管理：

  1. Session 管理内容：包括：会话创建、会话激活、会话删除
  2. Session 管理者：只由 Leader 独立负责；其他 Server 节点，将会话信息转发给 Leader，上报 Session 的激活信息。

Note：事务请求转发只发生在 Leader 跟 Follower/Observer 之间，不会发生在 Leader 跟 Client 之间。

Session 结构

ZK Server 侧，保存了 Session 对象，其中，包含属性：

  1. sessionID：服务节点启动时，时间戳 + sid（myid中的数字），经过一定算法计算得到 基准 sessionID 之后的 SessionID，都为基准 SessionID自增得到。
  2. TimeOut：超时时间，时间段
  3. TickTime：下次超时时间点，TickTime 约为 currentTime + TimeOut，方便 ZK Server 对会话分桶策略管理，高效的进行会话检查和清理。
  4. isClosing：ZK Server 判定 Session 超时后，将会话标记为已关闭，确保不再处理其新请求；

Session 清理：分桶策略管理

ZK 中 Leader 服务器，定期清理会话，为了高效处理，采用分桶策略：

  1. 定期清理会话：时间间隔 ExpirationInterval，默认时 tickTime （默认 2s）
  2. 会话组织：过期时间点 ExpirationTime（（currentTime + timeOut） ExpirationInterval 向上取整）
  3. 会话清理策略：当前时间点 >= ExpirationTime, 清理分桶

Note：分桶策略本质是批量处理策略，提升效率。

补充信息：对于 会话超时清理，通用策略有 3 种：定期清理、定时清理、惰性清理，每一种的清理时机不同，有的采用组合方式进行清理；ZK 中，只采用定期清理策略。

Session 激活：更新所属分桶

Client 定期发送心跳信息，更新 Session 所在的分桶。

参考来源

  1. ZooKeeper-Distributed Process Coordination Chapter 2.2 & 9.7
  2. 从Paxos到Zookeeper分布式一致性原理与实践 Chapter 7.4 会话

原文地址：https://ningg.top/zookeeper-lesson-3-session/
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