【ETCD】【源码阅读】深入解析 ETCD 线性一致性读请求处理流程（二）

本篇主要介绍ETCD如何确保在进行线性化读取时，集群中的所有节点已经达成一致。已经如何从leader节点获取到commitedIndex的具体源码。
为了完成这样功能，ETCD主要使用以下方法来保证：
linearizableReadNotify 方法： 用于等待并通知线性化读取的操作。它确保读取操作是线性化的，即在获取数据之前，集群中的节点达成一致。具体来说，它会等待读取状态的通知，保证在开始读取数据前所有相关节点已经同意执行该操作。
linearizableReadLoop： 方法通过一个无限循环，持续处理线性化读取请求，确保所有的读取请求都满足一致性要求。它依赖于 Raft 协议的确认索引来确保读取操作的顺序一致，并通过通知机制将读取请求解除阻塞。方法涉及了 Leader 节点变更的监控、索引确认的等待、追踪记录等多个步骤，确保系统在分布式环境中能够正确、高效地处理读取请求。
requestCurrentIndex： 通过发送 ReadIndex 请求并监听不同的事件，等待 Raft 集群中的响应。在此过程中，它会处理各种边界情况，例如 Leader 变更、首次提交、超时、重试等。方法中使用了多个定时器来控制请求超时和重试，同时保证了请求的可靠性和一致性。

一、linearizableReadNotify 方法详解

我们来一步步解析这段源码，linearizableReadNotify 是 EtcdServer 结构体的方法，用于通知进行线性化读取（Linearizable Read）操作的进程。

1. 方法签名与功能概述

func (s *EtcdServer) linearizableReadNotify(ctx context.Context) error

• 功能：该方法用于等待并通知线性化读取的操作。它确保读取操作是线性化的，即在获取数据之前，集群中的节点达成一致。具体来说，它会等待读取状态的通知，保证在开始读取数据前所有相关节点已经同意执行该操作。

• 参数：

  • ctx context.Context：上下文，管理方法的生命周期，处理超时、取消等。

• 返回值：

  • error：返回操作中的错误，如超时、取消或停止等。

2. 读取互斥锁并获取读取通知器

s.readMu.RLock()
nc := s.readNotifier
s.readMu.RUnlock()

• 作用：通过 s.readMu.RLock() 获取读锁，防止在读取 readNotifier 时发生并发问题。这里是读取共享变量 s.readNotifier，而 s.readMu 是一个 读写锁（RWMutex），允许多个线程并发读取。

  • s.readNotifier 是用于同步读取操作的通知器，保存了相关状态和错误信息。

• RLock() 表示获取读锁，多个读操作可以并发执行，不会阻塞其它读操作。

• RUnlock() 释放读锁。

3. 发送通知信号

// signal linearizable loop for current notify if it hasn't been already
select {
   
   
case s.readwaitc <- struct{
   
   }{
   
   }:
default:
}

• 作用：通过 select 语句发送一个信号给 s.readwaitc 通道，通知正在等待的线性化读取操作。如果信号已经被发送（即 s.readwaitc 通道已满），则不再发送，避免重复通知。
  • s.readwaitc 是一个用于通知的通道，通常是另一个协程等待的通道，表示线性化读取可以继续。

4. 等待读取状态的通知

// wait for read state notification
select {
   
   
case <-nc.c:
    return nc.err
case <-ctx.Done():
    return ctx.Err()
case <-s.done:
    return ErrStopped
}

• 作用：接下来的 select 语句用于等待来自不同源的通知：
  • <-nc.c：等待来自 nc.c 通道的信号。这是线性化读取通知器的通知通道，表示读取操作可以继续执行。如果成功接收到通知，会返回 nc.err，这是读取过程中可能发生的错误。
  • <-ctx.Done()：如果上下文（ctx）已经被取消（例如超时或手动取消），则返回 ctx.Err() 错误，表示操作被取消。
  • <-s.done：如果服务器被停止（s.done 通道被关闭），则返回 ErrStopped 错误，表示服务已停止，不再继续操作。

关键点

• readMu 读锁：用于保护对 readNotifier 的并发访问。
• 线性化通知：通过 s.readwaitc 通道通知其它协程，保证线性化读取。
• 错误处理：通过 select 语句处理多个可能的终止条件：读取完成、上下文取消、服务停止等。

二、linearizableReadLoop方法详解

我们来一步步解析这段源码，linearizableReadLoop 是 EtcdServer 结构体的方法，用于执行线性化读取操作。这是一个关键的操作，确保读取操作能够在分布式系统中得到一致性保证。下面将逐行分析该方法的实现。

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1. 方法签名与功能概述

func (s *EtcdServer) linearizableReadLoop()

• 功能：这个方法是一个无限循环（for），用于执行线性化读取操作。它会不断监测集群状态，确保读取操作满足线性化一致性，即读取到的值与集群的写入状态是一致的。
• 无参数，无返回值：该方法不接受参数，并且没有返回值，表明它是一个长期运行的后台进程。

2. 开始无限循环

for {
   
   

• 作用：方法内部是一个无限循环，意味着它会持续运行直到被显式停止（通过 return 或外部条件）。

3. 生成请求ID与获取 Leader 变更通知

requestId := s.reqIDGen.Next()
leaderChangedNotifier := s.LeaderChangedNotify()

• 作用：
  • requestId := s.reqIDGen.Next()：生成一个新的请求 ID，用于标识当前的线性化读取请求。
  • leaderChangedNotifier := s.LeaderChangedNotify()：获取一个通知器，表示集群中的 Leader 节点变更。如果 Leader 发生变动，读取操作可能需要重新开始。