elasticsearch集群zendiscovery的Ping机制是什么

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 zenDiscovery实现机制

ping是集群发现的基本手段，通过在网络上广播或者指定ping某些节点获取集群信息，从而可以找到集群的master加入集群。zenDiscovery实现了两种ping机制：广播与单播。本篇将详细分析一些这MulticastZenPing机制的实现为后面的集群发现和master选举做好铺垫。

广播的过程

首先看一下广播（MulticastZenPing），广播的原理很简单，节点启动后向网络发送广播信息，任何收到的节点只要集群名字相同都应该对此广播信息作出回应。这样该节点就获取了集群的相关信息。它定义了一个action："internal:discovery/zen/multicast"和广播的信息头：INTERNAL_HEADER 。之前说过NettyTransport是cluster通信的基础，但是广播却没有使它。它使用了java的MulticastSocket。这里简单的介绍一下MulticastSocket的使用。它是一个UDP 机制的socket，用来进行多个数据包的广播。它可以帮到一个ip形成一个group，任何MulticastSocket都可以join进来，组内的socket发送的信息会被订阅了改组的所有机器接收到。elasticsearch对其进行了封装形成了MulticastChannel，有兴趣可以参考相关源码。 

首先看一下MulticastZenPing的几个辅助内部类：

它总共定义了4个内部类，这些内部类和它一起完成广播功能。FinalizingPingCollection是一pingresponse的容器，所有的响应都用它来存储。MulticastPingResponseRequestHandler它是response处理类，类似于之前所说的nettytransportHandler，它虽然使用的不是netty，但是它也定义了一个messageReceived的方法，当收到请求时直接返回一个response。

MulticastPingResponse就不用细说了，它就是一个响应类。最后要着重说一下Receiver类，因为广播并不是使用NettyTransport，因此对于消息处理逻辑都在Receiver中。在初始化MulticastZenPing时会将receiver注册进去。

protected void doStart() throws ElasticsearchException {        try {            ....            multicastChannel = MulticastChannel.getChannel(nodeName(), shared,                    new MulticastChannel.Config(port, group, bufferSize, ttl, networkService.resolvePublishHostAddress(address)),                    new Receiver());//将receiver注册到channel中        } catch (Throwable t) {          ....        }    }

Receiver类基础了Listener，实现了3个方法,消息经过onMessage方法区分，如果是内部ping则使用handleNodePingRequest方法处理，否则使用handleExternalPingRequest处理，区分方法很简单，就是读取信息都看它是否符合所定义的INTERNAL_HEADER 信息头。

nodeping处理代码

private void handleNodePingRequest(int id, DiscoveryNode requestingNodeX, ClusterName requestClusterName) {           ....            final DiscoveryNodes discoveryNodes = contextProvider.nodes();            final DiscoveryNode requestingNode = requestingNodeX;            if (requestingNode.id().equals(discoveryNodes.localNodeId())) {                // 自身发出的ping，忽略                return;            }　　　　　　　　//只接受本集群ping            if (!requestClusterName.equals(clusterName)) {          　　...return;            }            // 两个client间不需要ping            if (!discoveryNodes.localNode().shouldConnectTo(requestingNode)) {return;            }　　　　　　　　//新建一个response            final MulticastPingResponse multicastPingResponse = new MulticastPingResponse();            multicastPingResponse.id = id;            multicastPingResponse.pingResponse = new PingResponse(discoveryNodes.localNode(), discoveryNodes.masterNode(), clusterName, contextProvider.nodeHasJoinedClusterOnce());　　　　　　　　//无法连接的情况            if (!transportService.nodeConnected(requestingNode)) {                // do the connect and send on a thread pool                threadPool.generic().execute(new Runnable() {                    @Override                    public void run() {                        // connect to the node if possible                        try {                            transportService.connectToNode(requestingNode);                            transportService.sendRequest(requestingNode, ACTION_NAME, multicastPingResponse, new EmptyTransportResponseHandler(ThreadPool.Names.SAME) {                                @Override                                public void handleException(TransportException exp) {                                    logger.warn("failed to receive confirmation on sent ping response to [{}]", exp, requestingNode);                                }                            });                        } catch (Exception e) {                            if (lifecycle.started()) {                                logger.warn("failed to connect to requesting node {}", e, requestingNode);                            }                        }                    }                });            } else {                transportService.sendRequest(requestingNode, ACTION_NAME, multicastPingResponse, new EmptyTransportResponseHandler(ThreadPool.Names.SAME) {                    @Override                    public void handleException(TransportException exp) {                        if (lifecycle.started()) {                            logger.warn("failed to receive confirmation on sent ping response to [{}]", exp, requestingNode);                        }                    }                });            }        }    }

另外的一个方法是处理外部ping信息，处理过程是返回cluster的信息（这种外部ping的具体作用没有研究不是太清楚）。以上是响应MulticastZenPing的过程，收到其它节点的响应信息后它会把本节点及集群的master节点相关信息返回给广播节点。这样广播节点就获知了集群的相关信息。在MulticastZenPing类中还有一个类 MulticastPingResponseRequestHandler，它的作用是广播节点对其它节点对广播信息响应的回应，广播节点的第二次发送信息的过程。它跟其它TransportRequestHandler一样它有messageReceived方法，在启动时注册到transportserver中，只处理一类action："internal:discovery/zen/multicast"。

ping请求的发送策略

代码如下：

public void ping(final PingListener listener, final TimeValue timeout) {       ....　　　　//产生一个id        final int id = pingIdGenerator.incrementAndGet();        try {            receivedResponses.put(id, new PingCollection());            sendPingRequest(id);//第一次发送ping请求            // 等待时间的1/2后再次发送一个请求            threadPool.schedule(TimeValue.timeValueMillis(timeout.millis() / 2), ThreadPool.Names.GENERIC, new AbstractRunnable() {                @Override                public void onFailure(Throwable t) {                    logger.warn("[{}] failed to send second ping request", t, id);                    finalizePingCycle(id, listener);                }                @Override                public void doRun() {                    sendPingRequest(id);　　　　　　　　　　　　//再过1/2时间再次发送一个请求                    threadPool.schedule(TimeValue.timeValueMillis(timeout.millis() / 2), ThreadPool.Names.GENERIC, new AbstractRunnable() {                        @Override                        public void onFailure(Throwable t) {                            logger.warn("[{}] failed to send third ping request", t, id);                            finalizePingCycle(id, listener);                        }                        @Override                        public void doRun() {                            // make one last ping, but finalize as soon as all nodes have responded or a timeout has past                            PingCollection collection = receivedResponses.get(id);                            FinalizingPingCollection finalizingPingCollection = new FinalizingPingCollection(id, collection, collection.size(), listener);                            receivedResponses.put(id, finalizingPingCollection);                            logger.trace("[{}] sending last pings", id);                            sendPingRequest(id);　　　　　　　　　　　　　　　　//最后一次发送请求，超时的1/4后                            threadPool.schedule(TimeValue.timeValueMillis(timeout.millis() / 4), ThreadPool.Names.GENERIC, new AbstractRunnable() {                                @Override                                public void onFailure(Throwable t) {                                    logger.warn("[{}] failed to finalize ping", t, id);                                }                                @Override                                protected void doRun() throws Exception {                                    finalizePingCycle(id, listener);                                }                            });                        }                    });                }            });        } catch (Exception e) {            logger.warn("failed to ping", e);            finalizePingCycle(id, listener);        }    }

发送过程主要是调用sendPingRequest(id)方法，在该方法中会将id，信息头，版本，本地节点信息一起写入到BytesStreamOutput中然后将其进行广播，这个广播信息会被其它机器上的Receiver接收并处理，并且响应该ping请求。另外一个需要关注的是以上加说明的部分，它通过链时的定期发送请求，在等待时间内可能会发出4次请求，这种发送方式会造成大量的ping请求重复，幸好ping的资源消耗小，但是好处是可以尽可能保证在timeout这个时间段内集群的新增节点都能收到这个ping信息。在单播中也采用了该策略。

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