JedisCluster中应用的Apache Commons Pool对象池技术

对象池技术在服务器开发上应用广泛。在各种对象池的实现中，尤其以数据库的连接池最为明显，可以说是每个服务器必须实现的部分。

 

apache common pool 官方文档可以参考：https://commons.apache.org/proper/commons-pool/。

 

结合JedisPool看Commons Pool对象池技术

 

结合JedisPool，我们来了解一下commons pool的整体设计：

 

 

 

面向用户的往往是ObjectPool，用户看到的是一个对象池，对于使用Redis连接的用户来说，就是JedisPool。对象池ObjectPool提供了借用对象，返还对象，验证对象等API，需要具体的配置GenericObjectPoolConfig来确定池的大小，以及创建具体池化对象的工厂接口PooledObjectFactory来根据需要创建，销毁，激活，钝化每个对象。

 

PooledObjectFactory接口，用来创建池对象(makeObject)，将不用的池对象进行钝化(passivateObject)，对要使用的池对象进行激活(activateObject)，对池对象进行验证(valiateObject)，将有问题的池对象销毁(destroyObject)。

 

如果需要使用commons-pool，那么就需要提供一个PooledObjectFactory接口的具体实现，一个比较简单的办法是使用BasePooledObjectFactory这个抽象类，只需要实现两个方法：create()和wrap(T obj)。JedisFactory也就是用来创建每个Jedis连接的对象工厂类，其中直接实现了PooledObjectFactory，makeObject的过程中，直接创建了PooledObject<Redis>。

 

当我们使用JedisPool.getResource()，用于返回jedis连接时，实际调用的是其中GenericObjectPool的borrowObject方法，在Jedis连接池中借用一个对象。

 

借用对象时，先去idleObjects（LinkedBlockingDeque<Pooled<Jedis>>）列表中查看是否有空闲的对象，如果存在则直接使用；如果不存在，则需要考虑在没有超出连接池最大数量的情况下，使用PooledObjectFactory进行初始化，这里使用的是JedisFactory.makeObject来创建连接，并将其激活。

 

 

对于Jedis对象，不能总是重用同一个对象，在使用一段时间后其就会产生失效，连接出现异常。此时就需要使用JedisPool来获取资源，注意在最后要回收资源，实际上就是returnObject，以下面的代码作为实例：

 

Jedis jedis = jedisPool.getResource();
        try {
            while (true) {
                String productCountString = jedis.get("product");
                if (Integer.parseInt(productCountString) > 0) {
                    if (acquireLock(jedis, "abc")) {
                        int productCount = Integer.parseInt(jedis.get("product"));
                        System.out.println(String.format("%tT --- Get product: %s", new Date(), productCount));
//                        System.out.println(productCount);
                        jedis.decr("product");
                        releaseLock(jedis, "abc");
                        return "Success";
                    }
                    Thread.sleep(1000L);
                } else {
                    return "Over";
                }
            }
        } finally {
            jedis.close();
        }

 

 

 

JedisCluster的连接/执行源码研究

 

 

我们使用的JedisCluster（Redis集群模式）需要初始化并使用JedisCluster对象，通过该对象来进行Redis的相关操作，下面就列举出了JedisCluster的基本类图结构：

 

 

 

在执行任务BinaryJedisCluster的相关命令 set/get/exist 等redis命令时，都采用回调的方式：

 

@Override
  public String set(final byte[] key, final byte[] value) {
    return new JedisClusterCommand<String>(connectionHandler, maxRedirections) {
      @Override
      public String execute(Jedis connection) {
        return connection.set(key, value);
      }
    }.runBinary(key);
  }

 

 

初始化一个JedisClusterCommand对象，执行runBinary方法，进行execute(Jedis connection)回调，其实可以看出执行回调之前的作用是将使用到的Jedis连接在内部统一管理起来。

 

可以猜想使用了JedisSlotBasedConnectionHandler中实现了父类定义的getConnection()获取Redis连接的方法：

 

 

@Override
  public Jedis getConnection() {
    // In antirez's redis-rb-cluster implementation,
    // getRandomConnection always return valid connection (able to
    // ping-pong)
    // or exception if all connections are invalid
 
    List<JedisPool> pools = getShuffledNodesPool();
 
    for (JedisPool pool : pools) {
      Jedis jedis = null;
      try {
        jedis = pool.getResource();
 
        if (jedis == null) {
          continue;
        }
 
        String result = jedis.ping();
 
        if (result.equalsIgnoreCase("pong")) return jedis;
 
        pool.returnBrokenResource(jedis);
      } catch (JedisConnectionException ex) {
        if (jedis != null) {
          pool.returnBrokenResource(jedis);
        }
      }
    }
 
    throw new JedisConnectionException("no reachable node in cluster");
  }

 

 

 

其中调用的方法 getShuffledNodesPool()，就是从JedisClusterInfoCache中包含的所有JedisPool，执行shuffle操作，随机拿到对应的JedisPool，去其中getResource拿到连接。

 

这属于随机去获取connection，但事实上并不是这样处理的，我们可以通过slot来获得其对应的Connection，在JedisClusterCommand.run方法的最后一行中，其中第三个参数为是否为tryRandomMode，调用方式显示为非random Mode。

 

return runWithRetries(SafeEncoder.encode(keys[0]), this.redirections, false, false);

 

可以根据slot来定位到具体的JedisPool，getResource拿到对应的Jedis Connection，但该方法也标明了不能保证一定能够拿到可用的连接。

 

@Override
public Jedis getConnectionFromSlot(int slot) {
  JedisPool connectionPool = cache.getSlotPool(slot);
  if (connectionPool != null) {
    // It can't guaranteed to get valid connection because of node
    // assignment
    return connectionPool.getResource();
  } else {
    return getConnection();
  }
}

 

 

在JedisClusterInfoCache缓存了Map<String,JedisPool>(host:port->JedisPool)和Map<Integer, JedisPool>(slot->JedisPool)，用于查询连接，那么这两个缓存是如何查询出来的，这就需要用到Jedis.clusterNodes，它可以通过该Redis连接找到其他连接的相关配置，例如可以发现整个集群的配置，其中三个master，三个slave，并且能够识别出自身连接，可参考文档：http://redis.io/commands/cluster-nodes：

 

 

5974ed7dd81c112d9a2354a0a985995913b4702c 192.168.1.137:6389 master - 0 1468809898374 26 connected 0-5640
d08dc883ee4fcb90c4bb47992ee03e6474398324 192.168.1.137:6390 master - 0 1468809898875 25 connected 5641-11040
ffb4db4e1ced0f91ea66cd2335f7e4eadc29fd56 192.168.1.138:6390 slave 5974ed7dd81c112d9a2354a0a985995913b4702c 0 1468809899376 26 connected
c69b521a30336caf8bce078047cf9bb5f37363ee 192.168.1.137:6388 master - 0 1468809897873 28 connected 11041-16383
532e58842d001f8097fadc325bdb5541b788a360 192.168.1.138:6389 slave c69b521a30336caf8bce078047cf9bb5f37363ee 0 1468809899876 28 connected
aa52c7810e499d042e94e0aa4bc28c57a1da74e3 192.168.1.138:6388 myself,slave d08dc883ee4fcb90c4bb47992ee03e6474398324 0 0 19 connected

 

 

分配slot只可能在master节点上发生，而不会在slave节点上发生，这意味着Redis集群并未进行类似读写分离的形式。当Redis集群的slot发生改变时，会重新初始化该Cache，重置slot。

 

而执行每个get/set等Redis操作时，真正的核心入口，其实是JedisClusterCommand.runWithRetries方法：

 

 

private T runWithRetries(byte[] key, int redirections, boolean tryRandomNode, boolean asking) {
    if (redirections <= 0) {
      throw new JedisClusterMaxRedirectionsException("Too many Cluster redirections?");
    }
 
    Jedis connection = null;
    try {
 
      if (asking) {
        // TODO: Pipeline asking with the original command to make it
        // faster....
        connection = askConnection.get();
        connection.asking();
 
        // if asking success, reset asking flag
        asking = false;
      } else {
        if (tryRandomNode) {
          connection = connectionHandler.getConnection();
        } else {
          connection = connectionHandler.getConnectionFromSlot(JedisClusterCRC16.getSlot(key));
        }
      }
 
      return execute(connection);
    } catch (JedisConnectionException jce) {
      if (tryRandomNode) {
        // maybe all connection is down
        throw jce;
      }
 
      // release current connection before recursion
      releaseConnection(connection);
      connection = null;
 
      // retry with random connection
      return runWithRetries(key, redirections - 1, true, asking);
    } catch (JedisRedirectionException jre) {
      // if MOVED redirection occurred,
      if (jre instanceof JedisMovedDataException) {
        // it rebuilds cluster's slot cache
        // recommended by Redis cluster specification
        this.connectionHandler.renewSlotCache(connection);
      }
 
      // release current connection before recursion or renewing
      releaseConnection(connection);
      connection = null;
 
      if (jre instanceof JedisAskDataException) {
        asking = true;
        askConnection.set(this.connectionHandler.getConnectionFromNode(jre.getTargetNode()));
      } else if (jre instanceof JedisMovedDataException) {
      } else {
        throw new JedisClusterException(jre);
      }
 
      return runWithRetries(key, redirections - 1, false, asking);
    } finally {
      releaseConnection(connection);
    }
  }

 

 

出现的Redis Retries问题

 

可以参考：http://carlosfu.iteye.com/blog/2251034，讲的非常好。同样，我们的出现的异常堆栈：

 

- 2016-06-04 00:02:51,911 [// - - ] ERROR xxx - Too many Cluster redirections?
redis.clients.jedis.exceptions.JedisClusterMaxRedirectionsException: Too many Cluster redirections?
at redis.clients.jedis.JedisClusterCommand.runWithRetries(JedisClusterCommand.java:97)
at redis.clients.jedis.JedisClusterCommand.runWithRetries(JedisClusterCommand.java:131)
at redis.clients.jedis.JedisClusterCommand.runWithRetries(JedisClusterCommand.java:152)
at redis.clients.jedis.JedisClusterCommand.runWithRetries(JedisClusterCommand.java:131)

 

直译过来就是出现过多的redirections异常，出现过JedisConnectionException，完整的堆栈内容：

 

 

redis.clients.jedis.exceptions.JedisConnectionException: Unexpected end of stream.
    at redis.clients.util.RedisInputStream.ensureFill(RedisInputStream.java:198)
    at redis.clients.util.RedisInputStream.readByte(RedisInputStream.java:40)
    at redis.clients.jedis.Protocol.process(Protocol.java:141)
    at redis.clients.jedis.Protocol.read(Protocol.java:205)
    at redis.clients.jedis.Connection.readProtocolWithCheckingBroken(Connection.java:297)
    at redis.clients.jedis.Connection.getBinaryBulkReply(Connection.java:216)
    at redis.clients.jedis.Connection.getBulkReply(Connection.java:205)
    at redis.clients.jedis.Jedis.get(Jedis.java:101)
    at redis.clients.jedis.JedisCluster$3.execute(JedisCluster.java:79)
    at redis.clients.jedis.JedisCluster$3.execute(JedisCluster.java:76)
    at redis.clients.jedis.JedisClusterCommand.runWithRetries(JedisClusterCommand.java:119)
    at redis.clients.jedis.JedisClusterCommand.run(JedisClusterCommand.java:30)
    at redis.clients.jedis.JedisCluster.get(JedisCluster.java:81)
    at redis.RedisClusterTest.main(RedisClusterTest.java:30)

 

 

 

调试状态下的异常信息：

 

jce = {redis.clients.jedis.exceptions.JedisConnectionException@1014} "redis.clients.jedis.exceptions.JedisConnectionException: Unexpected end of stream."
 detailMessage = "Unexpected end of stream."
 cause = {redis.clients.jedis.exceptions.JedisConnectionException@1014} "redis.clients.jedis.exceptions.JedisConnectionException: Unexpected end of stream."
 stackTrace = {java.lang.StackTraceElement[0]@1017}
 suppressedExceptions = {java.util.Collections$UnmodifiableRandomAccessList@1018}  size = 0

 

 

关于这个问题，可以参考：http://blog.csdn.net/jiangguilong2000/article/details/45025355

 

客户端buffer控制。在客户端与server进行的交互中,每个连接都会与一个buffer关联,此buffer用来队列化等待被client接受的响应信息。如果client不能及时的消费响应信息,那么buffer将会被不断积压而给server带来内存压力.如果buffer中积压的数据达到阀值,将会导致连接被关闭,buffer被移除。

 

 开发环境上执行查询该参数的命令：config get client-output-buffer-limit

 

1) "client-output-buffer-limit"
2) "normal 0 0 0 slave 268435456 67108864 60 pubsub 33554432 8388608 60"

 

关于Redis上的所有参数详解，可以参考：http://shift-alt-ctrl.iteye.com/blog/1882850

 

JedisMovedDataException

 

jre = {redis.clients.jedis.exceptions.JedisMovedDataException@2008} "redis.clients.jedis.exceptions.JedisMovedDataException: MOVED 8855 192.168.1.137:6390"
 targetNode = {redis.clients.jedis.HostAndPort@2015} "192.168.1.137:6390"
 slot = 8855
 detailMessage = "MOVED 8855 192.168.1.137:6390"
 cause = {redis.clients.jedis.exceptions.JedisMovedDataException@2008} "redis.clients.jedis.exceptions.JedisMovedDataException: MOVED 8855 192.168.1.137:6390"
 stackTrace = {java.lang.StackTraceElement[0]@1978}
 suppressedExceptions = {java.util.Collections$UnmodifiableRandomAccessList@1979}  size = 0

 

 

日志中出现超时异常：

 

4851:S 18 Jul 11:05:38.005 * Asynchronous AOF fsync is taking too long (disk is busy?). Writing the AOF buffer without waiting for fsync to complete, this may slow down Redis.

可以参考github上关于redis的讨论：https://github.com/antirez/redis/issues/641，关闭AOF，可以暂时解决问题。JedisCluster中应用的Apache Commons Pool对象池技术