Cobar源码解析(一)

简介

当业务的数据量和访问量急剧增长的状况下，咱们须要对数据进行水平拆分，从而下降单库的压力，而且数据的水平拆分须要对业务透明，屏蔽掉水平拆分的细节。而且，前端业务的高并发会致使后端的数据库链接过多，从而DB的性能低下。

Cobar就是解决这些问题的一款分库分表中间件，Cobar以proxy的形式位于前端应用和后端数据库之间，Cobar对前端暴露的接口是MySQL通讯协议，其将前端传输过来的SQL语句按照sharding规则路由到后端的数据库实例上，再合并多个实例返回的结果，从而模拟单库下的数据库行为。

Cobar的使用方法就很少介绍了，本文的主要内容是剖析Cobar的源代码。

Cobar的前端链接模型

结构图以下：

咱们先来看CobarServer的代码：

private CobarServer() {
        this.config = new CobarConfig();
        SystemConfig system = config.getSystem();
        MySQLLexer.setCStyleCommentVersion(system.getParserCommentVersion());
        this.timer = new Timer(NAME + "Timer", true);
        this.initExecutor = ExecutorUtil.create("InitExecutor", system.getInitExecutor());
        this.timerExecutor = ExecutorUtil.create("TimerExecutor", system.getTimerExecutor());
        this.managerExecutor = ExecutorUtil.create("ManagerExecutor", system.getManagerExecutor());
        this.sqlRecorder = new SQLRecorder(system.getSqlRecordCount());
        this.isOnline = new AtomicBoolean(true);
        this.startupTime = TimeUtil.currentTimeMillis();
    }

上面是CobarServer的构造函数，它的限定是private的。

private static final CobarServer INSTANCE = new CobarServer();

public static final CobarServer getInstance() {
        return INSTANCE;
    }

而CobarServer又有一个私有的静态变量INSTANCE，以及获取这个私有静态变量的静态方法，显然，这是一个单例设计模式，使程序运行的时候全局只有一个CobarServer对象。

咱们再来看CobarServer的startup()方法，此方法中构造了一个NIOAcceptor（绑定服务器端口，接受客户端的链接），

server = new NIOAcceptor(NAME + "Server", system.getServerPort(), sf);

构造了一个接收前端链接的非阻塞Acceptor，让咱们在来看NIOAcceptor类的代码。

public final class NIOAcceptor extends Thread {
    private static final Logger LOGGER = Logger.getLogger(NIOAcceptor.class);
    private static final AcceptIdGenerator ID_GENERATOR = new AcceptIdGenerator();

    private final int port;
    private final Selector selector;
    private final ServerSocketChannel serverChannel;
    private final FrontendConnectionFactory factory;
    private NIOProcessor[] processors;
    private int nextProcessor;
    private long acceptCount;
     
     public NIOAcceptor(String name, int port, FrontendConnectionFactory factory) throws IOException {
        super.setName(name);
        this.port = port;
        this.selector = Selector.open();    # 生成选择器
        this.serverChannel = ServerSocketChannel.open();
        this.serverChannel.socket().bind(new InetSocketAddress(port));    # 绑定服务器端口
        this.serverChannel.configureBlocking(false);    # 设置非阻塞模式
        this.serverChannel.register(selector, SelectionKey.OP_ACCEPT);    # 监听ACCEPT事件，
        this.factory = factory;    # 设置前端链接的工厂
    }
}

以上的代码都是NIO编程中很常见的操做。下面咱们看run()方法，

@Override
    public void run() {
        final Selector selector = this.selector;
        for (;;) {
            ++acceptCount;
            try {
                selector.select(1000L);    # select操做是阻塞的，若没有监听到相应的事件，则一直阻塞，直到超过1000毫秒，则返回
                Set<SelectionKey> keys = selector.selectedKeys();
                try {
                    for (SelectionKey key : keys) {
                        if (key.isValid() && key.isAcceptable()) {
                            accept();        # 接受链接，这个方法很关键
                        } else {
                            key.cancel();
                        }
                    }
                } finally {
                    keys.clear();
                }
            } catch (Throwable e) {
                LOGGER.warn(getName(), e);
            }
        }
    }

以上的run方法也是常见的NIO中监听事件的套路，其中accept()方法是定义的私有函数，accept方法是为了将channel与selector绑定，代码以下，

private void accept() {
        SocketChannel channel = null;
        try {
            channel = serverChannel.accept();    # 为新的链接分配socket
            channel.configureBlocking(false);    # 设置为非阻塞模式
            # factory将channel进行封装，进行相应的设置，返回一个FrontendConnection，connection本质上就是一个封装好的channel
            FrontendConnection c = factory.make(channel);
            c.setAccepted(true);
            c.setId(ID_GENERATOR.getId());    # 为链接设置ID
            NIOProcessor processor = nextProcessor();    # 为链接分配processor，NIOAcceptor中包含了一个NIOProcessor数组，分配的策略即根据下标不断后移，到达数组末尾后又从数组的起始位置开始分配
            c.setProcessor(processor);
            # 回调NIOProcessor的postRegister方法，而processor的postRegister调用的是NIOReactor类的postRegister方法
            processor.postRegister(c);    
        } catch (Throwable e) {
            closeChannel(channel);
            LOGGER.warn(getName(), e);
        }
    }

让我来看NIOProcessor的postRegister方法，

public void postRegister(NIOConnection c) {
        reactor.postRegister(c);
}

NIOProcessor类中定义了一个NIOReactor类的成员变量reactor，而postRegister调用的是NIOReactor的postRegister方法。下面让咱们来看NIOReactor的postRegister代码，

final void postRegister(NIOConnection c) {
        # 只是先将前端链接插入R线程的阻塞队列中，并无马上将channel与selector进行绑定
        reactorR.registerQueue.offer(c);
        # 唤醒R线程的selector，若以前的select操做没有返回的话则当即返回
        reactorR.selector.wakeup();
}

既然channel与selector没有马上进行绑定，那它们是何时绑定的呢？咱们来看NIOReactor中内部类R的run()方法，

@Override
        public void run() {
            final Selector selector = this.selector;
            for (;;) {
                ++reactCount;
                try {
                    selector.select(1000L);
                    # 将connection与selector进行绑定
                    register(selector);   
                    Set<SelectionKey> keys = selector.selectedKeys();
                    try {
                        for (SelectionKey key : keys) {
                            Object att = key.attachment();
                            if (att != null && key.isValid()) {
                                int readyOps = key.readyOps();
                                if ((readyOps & SelectionKey.OP_READ) != 0) {
                                    read((NIOConnection) att);
                                } else if ((readyOps & SelectionKey.OP_WRITE) != 0) {
                                    write((NIOConnection) att);
                                } else {
                                    key.cancel();
                                }
                            } else {
                                key.cancel();
                            }
                        }
                    } finally {
                        keys.clear();
                    }
                } catch (Throwable e) {
                    LOGGER.warn(name, e);
                }
            }
        }

在run方法中，当select方法返回的时候，就会进行channel和selector的绑定，由于当connection插入到阻塞队列中的时候，会对selector进行wakeup()，即select(1000L)方法会当即返回，因此没必要担忧channel会卡一秒钟才会和selector进行绑定。

咱们再来看R线程的register方法，

private void register(Selector selector) {
            NIOConnection c = null;
            # 将R线程阻塞队列中的全部链接都轮询取出，与selector进行绑定
            while ((c = registerQueue.poll()) != null) {
                try {
                    c.register(selector);
                } catch (Throwable e) {
                    c.error(ErrorCode.ERR_REGISTER, e);
                }
            }
        }

总结

关于NIOAcceptor为什么先将connection放入Reactor的阻塞队列，而不是直接绑定。笔者的观点是，若是由NIOAcceptor负责绑定则会形成锁竞争，selector的register方法会争用锁，会致使NIOAcceptor线程和R、W线程竞争selector的锁，若acceptor中处理绑定connection的逻辑，则NIOAcceptor就不能快速地处理大量的链接，整个系统的吞吐就会下降。因此Cobar中的设计是将connection的绑定放到R线程的阻塞队列中去，让R线程来完成connection的绑定工做。

图就随意看看吧-.-，有点丑。

以上。

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原文连接

https://segmentfault.com/a/11...