分布式数据库中间件–(3) Cobar对简单select命令的处理过程

2022-01-16 13:48:35

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在上一篇中介绍了Cobar和客户端初次建立连接的过程，Cobar监听端口，客户端发起连接请求，Cobar发送握手数据包，客户端发送认证数据包最后根据认证的结果Cobar向客户端发送认证结果。

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<SelectionKey> 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
11:35:33,392 DEBUG 解析的SQL语句:select * from tb2

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={
1 -> dnTest2.default{select * from tb2}
2 -> dnTest3.default{select * from tb2}
}

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<MySQLPacket> headerList = new LinkedList<MySQLPacket>();
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。

作者：Yong Man
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