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  • Mongodb源码分析消息(message)

          在Mongodb中,客户端和服务端进行通信是基于mongodb wire protocol。说白了,该协议是一个简单的基于socket,请求/响应方式的协议,客户端使用常规的TCP/IP套接字(socket)进行通信。

          客户端与服务端使用约定的消息(格式)进行通信,其消息头结构与C语言中的struct类似。具体的代码(位于message.cpp):
        
        struct MSGHEADER {
            int32 messageLength; 
    // 消息长度(字节),包括它自身
            int32 requestID;     // 消息标识符,用于在请求响应过程中唯一标识该消息
            int32 responseTo;  // 源请求id(用于服务端发送应答信息时)requestID from the original request
            
    //   (used in reponses from db)
            int32 opCode; //消息类型,参见enum中描述
        };

        
    enum Operations {
            opReply 
    = 1,     /* 对客户端请求的响应. */
            dbMsg 
    = 1000,    /* 通常的消息命令(跟着字符串) */
            dbUpdate 
    = 2001/* 更新document消息 */
            dbInsert 
    = 2002/* 插入新document消息*/
            
    //dbGetByOID = 2003,/*保留*/
            dbQuery = 2004,  /* 查询一个集合*/
            dbGetMore 
    = 2005/* 从(一个)查询中获取更多数据,参见 Cursors */
            dbDelete 
    = 2006/* 删除一个或多个document*/
            dbKillCursors 
    = 2007 /* 通知数据库,客户端已执行完毕,可以关闭该Cursors*/
        };

           注:客户端可以使用除上面Reply之外的所有消息类型,因为Reply是数据库保留使用的。同时客户端可以使用QUERY和GETMORE消息来让服务端发送响应信息,其它消息类型则不会。

          下面分别进行介绍。


    Client 请求消息包括:

        1.对于更新(document)消息,其消息结构如下:

    struct OP_UPDATE {
        MsgHeader header;             
    // 前面介绍的标准消息类信息
        int32     ZERO;               // 0 - 为将来使用而保留的数据位
        cstring   fullCollectionName; // 完整的集合名称,形如:"dbname.collectionname"
        int32     flags;              // 位向量,参见下面介绍
        document  selector;           // 查询选择器,用于指定查询条件
        document  update;             // 指定要执行的更新(document)
    }

          flags 标志位向量:

    bit         名称              描述  
    0        Upsert             如设置该位为0,同时未查询到相关document时,数据库会把提供的对象插入到集合中
    1        MultiUpdate      如设置该位为1,则数据库会更新所有查询到的document,否则仅更新查询到的第一个

                                    document
    2-31    Reserved         必须设置为0.  



        2.对于插入(document)消息,其结构如下:

    struct {
        MsgHeader header;             
    // 前面介绍的标准消息类信息
        int32     ZERO;               // 0 - 为将来使用而保留的数据位
        cstring   fullCollectionName; // 完整的集合名称,形如:"dbname.collectionname"
        document* documents;     // 要插入的一个或多个document,如为多个时,这些document会依次逐个写到socket里
    }


        3. 对于查询(document)消息,其结构如下:

    struct OP_QUERY {
        MsgHeader header;                
    // 标准消息类信息
        int32     flags;                 // 位向量,参见下面介绍
        cstring   fullCollectionName;    // 完整的集合名称,形如:"dbname.collectionname"
        int32     numberToSkip;          // 设置从第一个document起,跳过(忽略)的document数
        int32     numberToReturn;        // 返回的document数
                                         
    //  in the first OP_REPLY batch
        document  query;                 // 查询对象,该对象同时包括一个或多个元素($query, $orderby, $hint, $explain, $snapshot),这些元素用于匹配(match)包含在结果集(result set)中的对象
      [ document  returnFieldSelector; ] // 可选顶. 要求返回的document应包含的字段(fields)                                 
    }


         flags 标志位向量:

    bit     名称                   描述
    0       保留                   必须设置为0  
    1       TailableCursor     Tailable 表示在返回最后一条数据后,不要关闭当前 cursor。这是因为系统

                                    考虑到稍后你可以再次使用该cursor.  
    2       SlaveOk             是否允许查询replica slave结点. 通过返回错误信息,除非是在"local"名空间.  
    3       OplogReplay       仅限内部replication时使用  
    4       NoCursorTimeout   服务器为了防止内存使用过量,会在一段时间(10分钟)后将空闲的cursors

                                    暂停(times out).  
    5       AwaitData          与TailableCursor配合使用. 如果在数据尾部, 阻塞一会而不是返回无数据信息

                                     (no data). 当(阻塞)时间之后,通常执行返回(return)操作.  
    6       Exhaust             个人理解:把数据作为一个包,整个下载下来。后面是英文原文说明:

                                      Stream the data down  full blast in multiple "more" packages,

                                      on the assumption that the client will fully read all data queried.

                                    Faster when you are pulling a lot of data and know you want to pull it

                                    all down. Note: the client is not allowed to not read all the data unless

                                    it closes the   connection.  
    7       Partial                 如一些shards宕掉,为了不抛出异常,则从 mongos 那里返回部分结果  
    8-31    Reserved           必须设置为0  



          4. 对于查询更多(document)消息,其结构如下:

    struct {
        MsgHeader header;             
    // 标准消息类信息
        int32     ZERO;               // 0 - 为将来使用而保留的数据位
        cstring   fullCollectionName; // 完整的集合名称,形如:"dbname.collectionname"
        int32     numberToReturn;     // 返回的document数
        int64     cursorID;           // 在REPLY消息中的Cursor标识符,其必须来自于数据库
    }



         5.  对于删除(document)消息,其结构如下:

    struct {
        MsgHeader header;             
    // 标准消息类信息
        int32     ZERO;               // 0 - 为将来使用而保留的数据位
        cstring   fullCollectionName; // 完整的集合名称,形如:"dbname.collectionname"
        int32     flags;              // 位向量,参见下面介绍
        document  selector;           // 查询条件
    }


         flags 标志位向量:

    bit     名称                      描述
    0       SingleRemove      如设置,则仅删除查询到的第一个document,否则删除所有查询到的document  
    1-31   Reserved            必须设置为0  


          6.对于KILL_CURSORS 消息,该消息用于在数据库里关闭一个活动(active)的游标, 其结构如下:

    struct {
        MsgHeader header;            
    // 标准消息类信息
        int32     ZERO;              // 0 - 为将来使用而保留的数据位
        int32     numberOfCursorIDs; // 消息中游标数
        int64*    cursorIDs;         // cursorIDs的关闭顺序,其会依次写入到socket中
    }



          注意:如果游标正在读时,如果未exhausted (直到 OP_QUERY 或 OP_GETMORE 返回 zero ), 则不必关闭游标


          7.对于MSG(document)消息,它是向数据库发送诊断消息(diagnostic message). 而数据库到发送确定(fixed)顺应其结构如下:
           

    struct {
        MsgHeader header;  
    // 标准消息类信息
        cstring   message; // message for the database
    }



      
    数据库响应消息(针对QUERY或GET_MORE的顺应)包括:
      

          对于REPLY 消息,其结构如下:

    struct {
        MsgHeader header;         
    // 标准消息类信息
        int32     responseFlags;  // 位向量,参见下面介绍
        int64     cursorID;       // cursor id if client needs to do get more's
        int32     startingFrom;   // 应答(reply)的游标中的起始位置
        int32     numberReturned; // 应答中的document数
        document* documents;      // 应答的document(一或多个)
    }


          responseFlags 标志位向量:

    bit     名称                       描述
    0       CursorNotFound      当执行getMore时,服务器上当前游标失效.返回 zero 结果信息.  
    1       QueryFailure           查询失败时. 在返回信息(document)中包括一个 "$err" 字段对该

                                        失败加以描述.  
    2       ShardConfigStale     Drivers should ignore this. Only mongos will ever see this set,

                                        in which case, it needs to update config from the server.  
    3       AwaitCapable          在服务器支持AwaitData查询选项时进行设置. 如不设置,客户端会在

                                         一个Tailable 游标的两个getMore操作之间停止(sleep)一会.

                                         在Mongod 1.6版本中支持该选项并一直设置.  
    4-31    Reserved              可忽略



         上面是一些关于消息类型的介绍,下面让我们来看一下MongoDB的具体实现类。

         在mongodb中,其提供了如下几个类对消息进行定义,封装及解析, 接收/发送等操作(位于message.h和dbmessage.h):
     

    其中:
        MsgData(struct类型):提供了对消息数据信息部分的结构定义,如操作标志位_operation,以及上面所说的flags.

        Message: 对MsgData封装以及对消息的操作方法(比如:设置消息数信息(MsgData),获取消息头信息,消息信息重置,消息设置追加等)

        MessagingPort:提供消息的发送,接收等。并将接收到的信息(如char *类型)进行分解,并调用消息(Message)的相关方法将分解结果作为参数传入,反之一样,这里它相当于一个转换器。

        DbMessage:特别的消息类型,它是对Message封装,用于提供针对数据库操作类型消息的访问

        QueryMessage: 对DbMessage中的查询请求消息进行解析封装

        好了,今天的内容就先到这里了。



        参考链接:http://www.mongodb.org/display/DOCS/Mongo+Wire+Protocol

        原文链接:http://www.cnblogs.com/daizhj/archive/2011/04/02/2003335.html
        作者: daizhj, 代震军   
        微博: http://t.sina.com.cn/daizhj
        Tags: mongodb,message,protocol,c++

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  • 原文地址:https://www.cnblogs.com/daizhj/p/2003335.html
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