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分布式数据库中间件–(3)Cobar对简单select命令的处理过程

程序员文章站 2022-04-04 13:10:01
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在认证成功后Cobar会将该连接的回调处理函数由FrontendAuthenticator（前端认证处理器）设置成FrontendCommandHanler（前端命令处理器）。 所以在客户端再次向Cobar发送请求报文的时候，前端命令处理器会处理该连接。下面详细分析一下简单select语句的执行过

在认证成功后Cobar会将该连接的回调处理函数由FrontendAuthenticator（前端认证处理器）设置成FrontendCommandHanler（前端命令处理器）。

所以在客户端再次向Cobar发送请求报文的时候，前端命令处理器会处理该连接。下面详细分析一下简单select语句的执行过程。

1、事件的产生

NIOReactor的R线程一直在监听selector上的每个连接的感兴趣事件是否发生，当客户端发送了一条select * from tb1，select函数会返回，然后获取到该连接SelectionKey，并且该SelectKey的兴趣事件是OP_READ。此时会调用read(NIOConnection)函数。

01 public void run() {
02 final Selector selector = this.selector;
03 for (;;) {
04 ++reactCount;
05 try {
06 int res = selector.select();
07 LOGGER.debug(reactCount + ">>NIOReactor接受连接数:" + res);
08 register(selector);
09 Set keys = selector.selectedKeys();
10 try {
11 for (SelectionKey key : keys) {
12 Object att = key.attachment();
13 if (att != null && key.isValid()) {
14 int readyOps = key.readyOps();
15 if ((readyOps & SelectionKey.OP_READ) != 0) {
16 LOGGER.debug("select读事件");
17 read((NIOConnection) att);
18 ..............................
19 }
20 ...........................
21 }
22 } ..................
23 } ............
24 }
25 }

2、调用该连接的read函数进行处理

该函数在上一篇中提到过，该函数的实现在AbstractConnection中，实现从channel中读取数据到缓冲区，然后从缓冲区完整的取出整包数据交给FrontendConnection类的handle()函数处理。

该函数交给processor进行异步处理。从processor中的线程池获取一个线程来执行该任务。这里调用具体的handler来进行处理。

刚开始提到的，当认证成功后，Cobar将连接的回调处理函数设置为FrontendCommandHandler。所以这里会调用前端命令处理器的handler函数进行数据的处理。

在这里需要先了解MySQL数据包的格式：

分布式数据库中间件–(3)Cobar对简单select命令的处理过程

MySQL客户端命令请求报文

该处理函数如下：

01 public void handle(byte[] data) {
02 LOGGER.info("data[4]:"+data[4]);
03 switch (data[4]) {
04 case MySQLPacket.COM_INIT_DB:
05 commands.doInitDB();
06 source.initDB(data);
07 break;
08 case MySQLPacket.COM_QUERY:
09 commands.doQuery();
10 source.query(data);
11 break;
12 case MySQLPacket.COM_PING:
13 commands.doPing();
14 source.ping();
15 break;
16 case MySQLPacket.COM_QUIT:
17 commands.doQuit();
18 source.close();
19 break;
20 case MySQLPacket.COM_PROCESS_KILL:
21 commands.doKill();
22 source.kill(data);
23 break;
24 case MySQLPacket.COM_STMT_PREPARE:
25 commands.doStmtPrepare();
26 source.stmtPrepare(data);
27 break;
28 case MySQLPacket.COM_STMT_EXECUTE:
29 commands.doStmtExecute();
30 source.stmtExecute(data);
31 break;
32 case MySQLPacket.COM_STMT_CLOSE:
33 commands.doStmtClose();
34 source.stmtClose(data);
35 break;
36 case MySQLPacket.COM_HEARTBEAT:
37 commands.doHeartbeat();
38 source.heartbeat(data);
39 break;
40 default:
41 commands.doOther();
42 source.writeErrMessage(ErrorCode.ER_UNKNOWN_COM_ERROR, "Unknown command");
43 }
44 }

由于每个报文都有消息头，消息头固定的是4个字节，前3个字节是消息长度，后面的一个字节是报文序号，如下所示

分布式数据库中间件–(3)Cobar对简单select命令的处理过程

所以data[4]是第五个字节。也就是消息体的第一个字节。客户端向Cobar端发送的是命令报文，第一个字节是具体的命令。

如果是select语句，那么data[4]就是COM_QUERY，然后会调用具体连接的query成员函数，其定义在FrontendConnection类中。

01 public void query(byte[] data) {
02 if (queryHandler != null) {
03 // 取得语句
04 MySQLMessage mm = new MySQLMessage(data);
05 mm.position(5);
06 String sql = null;
07 try {
08 sql = mm.readString(charset);
09 } catch (UnsupportedEncodingException e) {
10 writeErrMessage(ErrorCode.ER_UNKNOWN_CHARACTER_SET, "Unknown charset '" + charset + "'");
11 return;
12 }
13 if (sql == null || sql.length() == 0) {
14 writeErrMessage(ErrorCode.ER_NOT_ALLOWED_COMMAND, "Empty SQL");
15 return;
16 }
17 LOGGER.debug("解析的SQL语句:"+sql);
18 // 执行查询
19 queryHandler.query(sql);
20 } else {
21 writeErrMessage(ErrorCode.ER_UNKNOWN_COM_ERROR, "Query unsupported!");
22 }
23 }

首先新建一个MySQLMessage对象，将数据包的索引位置定位到第6个字节位置处。然后将后面的所有的字节读取成指定编码格式的SQL语句，这里就形成了完整的SQL语句。

查询的时候Cobar控制台输出如下内容：

11:35:33,392 INFO data[4]:3

解析出SQL语句后交给queryHandler处理。该对象是在新建连接的时候设置的ServerQueryHandler类，其实现的query函数如下：

01 public void query(String sql) {
02 //这里就得到了完整的SQL语句，接收自客户端
03 ServerConnection c = this.source;
04 if (LOGGER.isDebugEnabled()) {
05 LOGGER.debug(new StringBuilder().append(c).append(sql).toString());
06 }
07 //该函数对SQL语句的语法和语义进行分析，并返回SQL语句的对于类型，执行相应的操作
08 int rs = ServerParse.parse(sql);
09 switch (rs & 0xff) {
10 .......................
11 case ServerParse.SELECT:
12 //select操作执行
13 SelectHandler.handle(sql, c, rs >>> 8);
14 break;
15 .......................
16 }
17 }

首先对SQL语句进程解析，通过parse函数对语句解析后返回语句类型的编号。

如果语句没有语法错误，则直接交给SelectHandler进行处理。如果是一般的select语句，则直接调用ServerConnection的execute执行sql

c.execute(stmt, ServerParse.SELECT);

在ServerConnection中的execute函数中需要进行路由检查，因为select的数据不一定在一个数据库中，需要按拆分的规则进行路由的检查。

1 // 路由计算
2 RouteResultset rrs = null;
3 try {
4 rrs = ServerRouter.route(schema, sql, this.charset, this);
5 LOGGER.debug("路由计算结果:"+rrs.toString());
6 }

具体的路由算法也是比较复杂，以后会专门分析。

Cobar的DEBUG控制台输出路由的计算结果如下：

11:35:33,392 DEBUG 路由计算结果:select * from tb2, route={

该条SQL语句的select内容分布在dnTset2和dnTest3中，所以要分别向这两个数据库进行查询。

经过比较复杂的资源处理最后在每个后端数据库上执行函数execute0。

01 private void execute0(RouteResultsetNode rrn, Channel c, boolean autocommit, BlockingSession ss, int flag) {
02 ServerConnection sc = ss.getSource();
03 .........................
04 try {
05 // 执行并等待返回
06 BinaryPacket bin = ((MySQLChannel) c).execute(rrn, sc, autocommit);
07 // 接收和处理数据，执行到这里就说明上面的执行已经得到执行结果的返回
08 final ReentrantLock lock = MultiNodeExecutor.this.lock;
09 lock.lock();
10 try {
11 switch (bin.data[0]) {
12 case ErrorPacket.FIELD_COUNT:
13 c.setRunning(false);
14 handleFailure(ss, rrn, new BinaryErrInfo((MySQLChannel) c, bin, sc, rrn));
15 break;
16 case OkPacket.FIELD_COUNT:
17 OkPacket ok = new OkPacket();
18 ok.read(bin);
19 affectedRows += ok.affectedRows;
20 // set lastInsertId
21 if (ok.insertId > 0) {
22 insertId = (insertId == 0) ? ok.insertId : Math.min(insertId, ok.insertId);
23 }
24 c.setRunning(false);
25 handleSuccessOK(ss, rrn, autocommit, ok);
26 break;
27 default: // HEADER|FIELDS|FIELD_EOF|ROWS|LAST_EOF
28 final MySQLChannel mc = (MySQLChannel) c;
29 if (fieldEOF) {
30 for (;;) {
31 bin = mc.receive();
32 switch (bin.data[0]) {
33 case ErrorPacket.FIELD_COUNT:
34 c.setRunning(false);
35 handleFailure(ss, rrn, new BinaryErrInfo(mc, bin, sc, rrn));
36 return;
37 case EOFPacket.FIELD_COUNT:
38 handleRowData(rrn, c, ss);
39 return;
40 default:
41 continue;
42 }
43 }
44 } else {
45 bin.packetId = ++packetId;// HEADER
46 List headerList = new LinkedList();
47 headerList.add(bin);
48 for (;;) {
49 bin = mc.receive();
50 switch (bin.data[0]) {
51 case ErrorPacket.FIELD_COUNT:
52 c.setRunning(false);
53 handleFailure(ss, rrn, new BinaryErrInfo(mc, bin, sc, rrn));
54 return;
55 case EOFPacket.FIELD_COUNT:
56 bin.packetId = ++packetId;// FIELD_EOF
57 for (MySQLPacket packet : headerList) {
58 buffer = packet.write(buffer, sc);
59 }
60 headerList = null;
61 buffer = bin.write(buffer, sc);
62 fieldEOF = true;
63 handleRowData(rrn, c, ss);
64 return;
65 default:
66 bin.packetId = ++packetId;// FIELDS
67 switch (flag) {
68 case RouteResultset.REWRITE_FIELD:
69 StringBuilder fieldName = new StringBuilder();
70 fieldName.append("Tables_in_").append(ss.getSource().getSchema());
71 FieldPacket field = PacketUtil.getField(bin, fieldName.toString());
72 headerList.add(field);
73 break;
74 default:
75 headerList.add(bin);
76 }
77 }
78 }
79 }
80 }
81 } finally {
82 lock.unlock();
83 }
84 }//异常处理....................
85 }

这里真正的执行SQL语句，然后等待后端执行语句的返回数据，在成功获取后端Mysql返回的结果后，该函数返回的数据包是结果集数据包。

当客户端发起认证请求或命令请求后，服务器会返回相应的执行结果给客户端。客户端在收到响应报文后，需要首先检查第1个字节的值，来区分响应报文的类型。

响应报文类型 第1个字节取值范围
OK 响应报文 0×00
Error 响应报文 0xFF
Result Set 报文 0×01 – 0xFA
Field 报文 0×01 – 0xFA
Row Data 报文 0×01 – 0xFA
EOF 报文 0xFE

注：响应报文的第1个字节在不同类型中含义不同，比如在OK报文中，该字节并没有实际意义，值恒为0×00；而在Result Set报文中，该字节又是长度编码的二进制数据结构（Length Coded Binary）中的第1字节。

Result Set 消息分为五部分，结构如下：

结构 说明
[Result Set Header] 列数量
[Field] 列信息（多个）
[EOF] 列结束
[Row Data] 行数据（多个）
[EOF] 数据结束

函数执行完成后，返回的结果都放入LinkedList中，当读取结果完成后放入多节点执行器的缓冲区。如果buffer满了，就通过前端连接写出给客户端。

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