HDFS源码分析心跳汇报之BPServiceActor工作线程运行流程

在《HDFS源码分析心跳汇报之数据结构初始化》一文中，我们了解到HDFS心跳相关的BlockPoolManager、BPOfferService、BPServiceActor三者之间的关系，并且知道最终HDFS的心跳是通过BPServiceActor线程实现的。那么，这个BPServiceActor线程到底是如何工作的呢？本文，我们将继续HDFS心跳分析之BPServiceActor工作线程运行流程。

        首先，我们先看下

        那么，BPServiceActor线程是通过什么样的流程来实现心跳的呢？我们来看下它正常工作的run()方法，代码如下：

 /**
  * No matter what kind of exception we get, keep retrying to offerService().
  * That's the loop that connects to the NameNode and provides basic DataNode
  * functionality.
  *
  * Only stop when "shouldRun" or "shouldServiceRun" is turned off, which can
  * happen either at shutdown or due to refreshNamenodes.
  */
 @Override
 public void run() {

// 记录日志信息：starting to offer service
   LOG.info(this + " starting to offer service");

   try {

     // 在一个while循环内，完成连接NameNode并握手操作，即初始化
     while (true) {
       // init stuff
       try {
         // setup storage
         // 连接NameNode并握手
         connectToNNAndHandshake();
         break;
       } catch (IOException ioe) {

         // 如果存在异常

         // Initial handshake, storage recovery or registration failed

         // 现将运行状态runningState设置为初始化失败INIT_FAILED
         runningState = RunningState.INIT_FAILED;

         // 调用shouldRetryInit()方法判断初始化失败时是否可以重试
         if (shouldRetryInit()) {

           // Retry until all namenode's of BPOS failed initialization
        // 记录error日志信息
           LOG.error("Initialization failed for " + this + " "
               + ioe.getLocalizedMessage());

           // 线程休眠5s，并记录info日志信息，之后再进入循环重复执行之前的操作
           sleepAndLogInterrupts(5000, "initializing");

         } else {

        // 不允许重试的情况下，将运行状态runningState设置为失败FAILED，退出循环，并返回
           runningState = RunningState.FAILED;
           LOG.fatal("Initialization failed for " + this + ". Exiting. ", ioe);
           return;
         }
       }
     }

     // 设置运行状态runningState为正在运行RUNNING
     runningState = RunningState.RUNNING;

     // 进入另一个while循环，不停的调用offerService()方法，
     // 发送心跳给NameNode并接收来自NameNode，然后根据命令交给不同的组件去处理
     // 循环的条件就是该线程的标志位shouldServiceRun为true，且dataNode的shouldRun()返回true
     while (shouldRun()) {
       try {
         offerService();
       } catch (Exception ex) {

         // 存在异常的话，记录error日志，并休眠5s
         LOG.error("Exception in BPOfferService for " + this, ex);
         sleepAndLogInterrupts(5000, "offering service");
       }
     }

     // 设置运行状态runningState为已退出EXITED
     runningState = RunningState.EXITED;

   } catch (Throwable ex) {
     LOG.warn("Unexpected exception in block pool " + this, ex);
     runningState = RunningState.FAILED;
   } finally {
     LOG.warn("Ending block pool service for: " + this);

     // 清空，释放占用的资源
     cleanUp();
   }
 }

        在run()方法的开始，也就是BPServiceActor线程刚启动时，会在一个while循环内，完成连接NameNode并握手操作，即初始化。这里，是通过调用connectToNNAndHandshake()方法完成与NameNode的连接并进行两次握手的。值得一提的是，如果出现了IOException异常，会先将运行状态runningState设置为初始化失败INIT_FAILED，然后调用shouldRetryInit()方法判断初始化失败时是否可以重试：

        1、如果可以重试的话，记录error日志信息，线程休眠5s，并记录info日志信息，之后再进入循环重复执行之前的操作；

        2、不允许重试的情况下，将运行状态runningState设置为失败FAILED，退出循环，并返回。

        接下来，设置运行状态runningState为正在运行RUNNING，进入另一个while循环，不停的调用offerService()方法，发送心跳给NameNode并接收来自NameNode的命令，然后根据命令交给不同的组件去处理，循环的条件就是该线程的标志位shouldServiceRun为true，且dataNode的shouldRun()返回true；

        而当循环过程中存在异常Exception的话，记录error日志，并休眠5s，然后继续循环，只有当shouldRun()方法返回false，才退出循环，设置运行状态runningState为已退出EXITED，最终调用cleanUp()方法释放占用的资源等。

        上述就是BPServiceActor线程正常工作进行周期性心跳的主流程。下面，我们针对其中的某些细节进行详细描述。        

        首先，完成与NameNode的连接并进行两次握手的connectToNNAndHandshake()方法，实现如下：

 /**
  * 连接NameNode并握手
  */
 private void connectToNNAndHandshake() throws IOException {

// get NN proxy
// 利用DataNode实例dn的connectToNN()方法和NameNode地址nnAddr获得NameNode的代理bpNamenode
   bpNamenode = dn.connectToNN(nnAddr);

   // First phase of the handshake with NN - get the namespace
   // info.
   // 与NameNode握手第一阶段：获取命名空间信息
   NamespaceInfo nsInfo = retrieveNamespaceInfo();

   // Verify that this matches the other NN in this HA pair.
   // This also initializes our block pool in the DN if we are
   // the first NN connection for this BP.
   // 验证，并设置命名空间信息()
   bpos.verifyAndSetNamespaceInfo(nsInfo);

   // Second phase of the handshake with the NN.
   // 与NameNode握手第二阶段，注册
   register();
 }

        它的主要处理流程如下：

        1、利用DataNode实例dn的connectToNN()方法和NameNode地址nnAddr获得NameNode的代理bpNamenode
        2、与NameNode握手第一阶段：调用retrieveNamespaceInfo()方法获取命名空间信息nsInfo；

        3、通过bpos的verifyAndSetNamespaceInfo()方法进行验证，并设置命名空间信息nsInfo；

        4、与NameNode握手第二阶段，调用register()方法进行注册。

        接着，我们再看下实现周期性心跳的offerService()方法，代码如下：