[zz]Storm源码浅析之topology的提交

原文：http://www.blogjava.net/killme2008/archive/2011/11/17/364112.html
    作者：dennis (killme2008@gmail.com)
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    最近一直在读twitter开源的这个分布式流计算框架——storm的源码，还是有必要记录下一些比较有意思的地方。我按照storm的主要概念进行组织，并且只分析我关注的东西，因此称之为浅析。       

一、介绍
    Storm的开发语言主要是Java和Clojure，其中Java定义骨架，而Clojure编写核心逻辑。源码统计结果：

     180 text files.
     177 unique files.                                          
       7 files ignored.

http://cloc.sourceforge.net v 1.55  T=1.0 s (171.0 files/s, 46869.0 lines/s)
-------------------------------------------------------------------------------
Language                     files          blank        comment           code
-------------------------------------------------------------------------------
Java                           125           5010           2414          25661
Lisp                            33            732            283           4871
Python                           7            742            433           4675
CSS                              1             12             45           1837
ruby                             2             22              0            104
Bourne Shell                     1              0              0              6
Javascript                       2              1             15              6
-------------------------------------------------------------------------------
SUM:                           171           6519           3190          37160
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    Java代码25000多行，而Clojure(Lisp)只有4871行，说语言不重要再次证明是扯淡。
        
二、Topology和Nimbus       
    Topology是storm的核心理念，将spout和bolt组织成一个topology，运行在storm集群里，完成实时分析和计算的任务。这里 我主要想介绍下topology部署到storm集群的大概过程。提交一个topology任务到Storm集群是通过 StormSubmitter.submitTopology方法提交：

StormSubmitter.submitTopology(name, conf, builder.createTopology());

    我们将topology打成jar包后，利用bin/storm这个python脚本，执行如下命令：

bin/storm jar xxxx.jar com.taobao.MyTopology args

    将jar包提交给storm集群。storm脚本会启动JVM执行Topology的main方法，执行submitTopology的过程。而 submitTopology会将jar文件上传到nimbus，上传是通过socket传输。在storm这个python脚本的jar方法里可以看 到：

def jar(jarfile, klass, *args):                                                                                                                               
   exec_storm_class(                                                                                                                                          
        klass,                                                                                                                                                
        jvmtype="-client",                                                                                                                                    
        extrajars=[jarfile, CONF_DIR, STORM_DIR + "/bin"],                                                                                                    
        args=args,                                                                                                                                            
        prefix="export STORM_JAR=" + jarfile + ";")

     将jar文件的地址设置为环境变量STORM_JAR，这个环境变量在执行submitTopology的时候用到：

//StormSubmitter.java 
private static void submitJar(Map conf) {
        if(submittedJar==null) {
            LOG.info("Jar not uploaded to master yet. Submitting jar");
            String localJar = System.getenv("STORM_JAR");
            submittedJar = submitJar(conf, localJar);
        } else {
            LOG.info("Jar already uploaded to master. Not submitting jar.");
        }
    }

    通过环境变量找到jar包的地址，然后上传。利用环境变量传参是个小技巧。

    其次，nimbus在接收到jar文件后，存放到数据目录的inbox目录，nimbus数据目录的结构：

-nimbus
     -inbox
         -stormjar-57f1d694-2865-4b3b-8a7c-99104fc0aea3.jar
         -stormjar-76b4e316-b430-4215-9e26-4f33ba4ee520.jar

     -stormdist
        -storm-id
           -stormjar.jar
           -stormconf.ser
           -stormcode.ser

     其中inbox用于存放提交的jar文件，每个jar文件都重命名为stormjar加上一个32位的UUID。而stormdist存放的是启动 topology后生成的文件，每个topology都分配一个唯一的id，ID的规则是“name-计数-时间戳”。启动后的topology的jar 文件名命名为storm.jar ,而它的配置经过java序列化后存放在stormconf.ser文件，而stormcode.ser是将topology本身序列化后存放的文件。这些文件在部署的时候，supervisor会从这个目录下载这些文件，然后在supervisor本地执行这些代码。
    进入重点，topology任务的分配过程(zookeeper路径说明忽略root):
1. 在zookeeper上创建/taskheartbeats/{storm id} 路径，用于任务的心跳检测。storm对zookeeper的一个重要应用就是利用zk的临时节点做存活检测。task将定时刷新节点的时间戳，然后 nimbus会检测这个时间戳是否超过timeout设置。
2.从topology中获取bolts,spouts设置的并行数目以及全局配置的最大并行数，然后产生task id列表，如[1 2 3 4]
3.在zookeeper上创建/tasks/{strom id}/{task id}路径，并存储task信息
4.开始分配任务（内部称为assignment)， 具体步骤：
 (1)从zk上获得已有的assignment(新的toplogy当然没有了）
 (2)查找所有可用的slot，所谓slot就是可用的worker，在所有supervisor上配置的多个worker的端口。
 (3)将任务均匀地分配给可用的worker，这里有两种情况：
 (a)task数目比worker多，例如task是[1 2 3 4],可用的slot只有[host1:port1 host2:port1]，那么最终是这样分配

{1: [host1:port1] 2 : [host2:port1]
         3 : [host1:port1] 4 : [host2:port1]}

，可以看到任务平均地分配在两个worker上。
(b)如果task数目比worker少，例如task是[1 2]，而worker有[host1:port1 host1:port2 host2:port1 host2:port2]，那么首先会将woker排序，将不同host间隔排列，保证task不会全部分配到同一个worker上，也就是将worker排列成

[host1:port1 host2:port1 host1:port2 host2:port2]

，然后分配任务为

{1: host1:port1 , 2 : host2:port2}

(4)记录启动时间
(5)判断现有的assignment是否跟重新分配的assignment相同，如果相同，不需要变更，否则更新assignment到zookeeper的/assignments/{storm id}上。
5.启动topology，所谓启动，只是将zookeeper上/storms/{storm id}对应的数据里的active设置为true。
6.nimbus会检查task的心跳，如果发现task心跳超过超时时间，那么会重新跳到第4步做re-assignment。