［8］elasticsearch源码深入分析——Node与Nod
本篇为elasticsearch源码分析系列文章的第八篇，又到了我们深扒ElasticSearch源码的时候了:）
本篇开始将会详细解释Node实例化的过程，从Node实例化这个操作为源点，了解ElasticSearch的编码思想,由于Node内容众多，所以会分篇叙述。
Node概览
前不久的分析中说到了，Node是ElasticSearch启动的重中之重，一个Node代表在一个集群(cluster.name)中的一个节点。为了使用客户端对集群进行操作，客户端可以使用Node中的client()来取得org.elasticsearch.client.Client的实例。
任何时候，启动一个elasticsearch实例都是启动Node的一个实例，多个Node实例的集合叫做Cluster。
集群中的节点默认都可以使用HTTP和Transport两种方法通信。transport的通信可以使用Java TransportClient，而HTTP就只能使用Rest Client了。
集群中的Node都能相互发现，并转发请求到合适节点。而且每个Node会有以下的一个或多个作用：
- 通过设定node.master属性值为true（true为默认值）被选举为Master节点
- 通过设定node.Data属性值为true（true为默认值）来充当数据节点，顾名思义，这种节点持有数据且能做数据的关联操作
- 通过设定node.ingest属性值为true（true为默认值）来充当ingest node。ingest node是5.0新增的特性，简单点说就是elasticsearch内置的数据处理器，目前提供了convert，grok之类的操作，相信用过Logstash的同学一定不会陌生。
- 通过设置tribe.属性来使node成为Tribe node*，它是一个特殊的客户端，它可以连接多个集群，在所有连接的集群上执行搜索和其他操作
Node类首先构造了三个Setting<Boolean>属性，分别是：
| 属性名 | key值 | 作用 |
|---|---|---|
| WRITE_PORTS_FILE_SETTING | node.portsfile | 用于控制是否将文件写入到包含给定传输类型端口的日志目录中 |
| NODE_DATA_SETTING | node.data | 使该node被选举为data节点 |
| NODE_MASTER_SETTING | node.master | 使该node被选举为master节点 |
| NODE_INGEST_SETTING | node.ingest | 使该node被选举为ingest节点 |
| NODE_LOCAL_STORAGE_SETTING | local_storage | 控制节点是否需要持久化元数据到磁盘，这和data node没有必然联系，但是如果local_storage为false，node.data和node.master的值必须为false |
| NODE_NAME_SETTING | node.name | 节点名称 |
| NODE_ATTRIBUTES | node.attr. | 添加gateway，zone，rack_id等参数key |
| BREAKER_TYPE_KEY | indices.breaker.type | 断路器类型，提供参数有hierarchy，none两种，主要是防止内存溢出后elasticsearch宕机 |
Node实例化
三个Node的构造参数：
Node的构造参数
最重要的构造方法是：
protected Node(final Environment environment, Collection<Class<? extends Plugin>> classpathPlugins)
该构造方法所做的工作：
- 用当前节点名称设定临时Logger（因为后续可能节点名称会变动所以设定成临时Logger）
- 根据参数environment中的settings变量构造新的settings实例，添加默认的CLIENT_TYPE="node"值。
- 用生成的新的settings实例和environment参数构建新的节点环境（NodeEnvironment）
- 构造plugins
- 加载LocalNodeFactory
- 构造ThreadPool，接收参数为setting和plugins的builder
- 构造scriptModule，analysisModule，settingsModule
- 通过pluginsService构造NetworkService
- 通过pluginsService构造ClusterPugins
- 构造IngestService
- 构造DiskThresholdMonitor
- 构造ClusterInfoService
- 构造UsageService
- 实例化ModulesBuilder
- 通过pluginsService构造SearchModule
- 通过settingsModule构造CircuitBreakerService
- 构造ActionModule
- 构造NamedXContentRegistry
- 构造MetaStateService
- 构造IndicesService
- 构造RestController
- 构造NetworkModule
- 构造MetaDataUpgrader
- 构造TransportService
- 构造ResponseCollectorService
- 构造SearchTransportService
- 构造DiscoveryModule
- 构造NodeService
- 向构造好的ModuleBuilder中添加所有需要的服务
- 通过ModuleBuilder得到Guice注入类
- 构件LifecycleComponent集合
- 初始化NodeClient
我们的源码解析也会按照这个流程来开展。
构建默认的Setting
在Node刚开始构造的时候，这个时候Node对象中还没有存在Setting实例的，有的配置只有在BootStrap方法中传过来的Environment实例，这个Envi的实例（environment）其实就是解析了启动环境中若干的配置路径（lib路径，module路径，logs路径），在对environment的setting化后（调用Environment的settings()方法，就是对初始的环境变量标准化为Settings类型的对象），如下图：
Environment的settings()方法
在构造完这个最初始版本的Settings后，代码视图取得配置中的node.name，为什么会在Node刚开始初始化的时候就去查找node的name呢？在跟进源码后会知道，ElasticSearch这么做是为了给Logger的实例增加marker这个参数，相信对log4j熟悉的同学会对这个参数很熟悉，merker是log4j中LayoutPattern的参数之一，作用是event元素中的标记元素，这种标记元素仅在日志消息中使用标记时出现，且具有继承性。如下图：
logger中的marker元素
当然如果配置了node.name,且在log4j.properties中配置了属性appender.console.layout.pattern包含元素%marker，那么在控制台中会很容易看到形如下图中的日志打印，这就能很容易区分出日志的归属Node。
logger中的marker
当然到这里我们都还没给Node设置名称。
接下来给Node设置了client.type的值为node，这个也是写在代码里的配置。
private static final String CLIENT_TYPE = "node";
接下来开始就开始构建NodeEnvironment实例了。
NodeEnvironment的实例化
首先说明Environment和NodeEnvironment是没有任何继承关系的，只是在NodeEnvironment的实例化过程中，Environment作为了构建所必需的参数。NodeEnvironment主要是针对单个节点的包含所有数据路径的构件对象，说白了这个类就是xxx，直接看NodeEnvironment构造函数。构造函数中通过累加possibleLockId的值来新增数据存储的路径，这个值是从0开始的，所以才会在ElasticSearch的数据存储页面生成如下图的文件夹：
数据存储路径
接下来使用FSDirectory.open(dir, NativeFSLockFactory.INSTANCE)获取存储索引的目录，FSDirectory是对文件系统目录的操作
- 第一个参数java.nio.file.Path：dir这个参数是NIO的一个类Path，接收字符串参数创建的。
- 第二个参数org.apache.lucene.store.LockFactory：这个参数是Lucene中的索引锁。因为Lucene必须知道一份索引是否已经被某个IndexWriter打开，所以必须使用锁的机制来保证写索引的同步性。首先大家要明确一个问题，在ElasticSearch异常退出，或是JVM异常关闭的情况下，在下次重启ElasticSearch，索引依然能够正确读写，就是这么神奇。这是怎么实现的呢？秘密就在这个NativeFSLockFactory.INSTANCE参数中，他是FSDirectory提供的默认锁，他的最大优势就是当程序异常退出后，可以由操作系统负责解除索引的锁，操作系统会释放文件上所有的引用，以确保索引可以正确读写。LockFactory还提供了其他类型的锁，由于涉及到Lucene的深层次知识点，这里就不展开叙述。
通过locks[dirIndex] = luceneDir.obtainLock(NODE_LOCK_FILENAME)；取得锁后生成一个内部类NodePath的实例，到这里锁就持久化到磁盘上了。
node.lock
补充一句，这个地方涉及到了ElasticSearch的参数max_local_storage_nodes，这个配置限制了单节点上可以开启的ES存储实例的个数，如果我们需要开多个实例，就要把这个配置写到配置文件中，并为这个配置赋值为2或者更高，这样的话ElasticSearch就会用for循环创建多个NodePath，而不只是创建唯一的那个ID为0的实例。
在NodeEnvironment中加载或创建Node元数据
接下类是构造NodeMetaData节点元数据，这个元数据有个关键数据叫nodeId，构造出来后是形如D2_COg3LTUeQcrYjcj_fQQ这样的字符串。
程序执行到这个地方，其内部类NodePath的对象里已经保存了节点目录xxxx\data\nodes\0和节点索引目录xxxx\data\nodes\0\indices，如下图所示：
NodePath实例
程序首先通过DirectoryStream<Path> paths = Files.newDirectoryStream(stateDir)遍历data\nodes\0_state文件夹下的状态文件，再通过匹配正则表达式\Qnode-\E(\d+)(.st)?，查找到状态文件node-xxx.st。
注意，如果有多个数据存储路径，那么状态文件夹下可能会有多个最新状态版本。这种情况下，只会取最高的版本。如果至少有一个状态文件使用了新的格式（format，也就是编码中的legacy==false），那么最新的状态文件肯定是最新的的格式（format）。如果不是使用最新的状态文件，那编码中的pathAndStateIds值是空的，且会在日志中报加载状态文件失败的错误。
状态文件
最后从node-xxx.st文件中读出ID，至此NodeMetaData对象的nodeId字段就被赋值了。而这个ID的前缀也被作为Logger的marker值被注入。
至此nodeEnvironment = new NodeEnvironment(tmpSettings, environment);的工作就结束了，总而言之就是载入了状态参数到内存中。
下一篇会讲述pluginsService相关的内容，希望大家持续关注哦^ _ ^。
