Hadoop Herriot测试框架之旅—源码分析

在Hadoop-0.21.0的目录结构中，common、hdfs和mapred作为独立的工程存在，因此与Herriot有关的代码也分别在不同的工程中，其中common工程里的是通用的一些代码，hdfs工程中实现了对HDFS集群的测试，mapred工程中实现了对MapReduce集群的测试。在这三个工程中，Herriot的目录结构基本类似：src/test/system/[aop|java|test]，其中，aop和java目录是和Herriot框架本身有关的，test目录是用于存放Herriot的测试用例的。下面，以Herriot在common和hdfs工程为例，我们来分析一下Herriot相关的代码。
common工程中src/test/system/java中有两个包：org.apache.hadoop.test.system和org.apache.hadoop.test.system.process，这两个包中的java代码是整个Herriot框架的基础，其中有下面几个类/接口：
l DaemonProtocol接口：该接口继承了VersionedProtocol接口，其实是声明了Herriot客户端和Herriot注入代码之间的RPC通信协议。在这接口中，声明了多种方法，支持客户端操作被注入的Hadoop节点，以及获得该节点的信息。
l ProcessInfo接口：该接口继承自Writable接口，声明了被注入Hadoop节点所属的远程JVM进程信息，比如环境变量，内存大小和当前时间等。该接口被DaemonProtocol中的某些方法作为返回结果使用，实则是封装了与远程JVM进程相关的信息。
l ProcessInfoImpl类：该类是ProcessInfo接口的一个具体实现。
l ControlAction类：该类是一个抽象类，实现了Writable接口，它实则是对Herriot客户端对被注入Hadoop节点的所作操作的封装。该类是DaemonProtocol中几个方法的参数或返回值。
l RemoteProcess接口：该接口声明了对单个远程进程的操作，包括获得主机名，启停操作以及获得该进程的角色。在Hadoop中，进程的角色被划分为：NN，DN，JT和TT，不过这些并不在common工程中定义的，而是分别在hdfs和mapred工程中定义的。
l ClusterProcessManager接口：该接口声明了对整个集群中进程的管理操作，比如获得所有RemoteProcess表述的远程进程以及它们的角色，启停集群中的所有进程，更新配置信息，是否支持多用户操作等。
l HadoopDaemonRemoteCluster类：该类是一个抽象类，它实现了ClusterProcessManager接口。此外，还完成了以几个事情：1. 定义了与测试依赖的环境变量，例如HADOOP HOME和HADOOP CONF DIR等键值；2. 定义了Set<Enum<?>>类型的成员变量roles来维护集群中成员的角色；3. 给出了RemoteProcess的一个具体实现内部类ScriptDaemon，它通过SSH方式远程登录到目标机器上实现RemoteProcess声明的操作；同时HadoopDaemonRemoteCluster类还维护了一个RemoteProcess类型的列表，表示集群中所有的远程进程；4.
定义了HadoopDaemonInfo内部类，代表一种类型的Hadoop节点的信息，包括：名字（如namenode, datanode等），角色和主机名列表；同时，HadoopDaemonRemoteCluster类还维护了一个List<HadoopDaemonInfo>类型的成员变量。
l MultiUserHadoopDaemonRemoteCluster类，该类是一个抽象类，他继承自HadoopDaemonRemoteCluster，它的内部类MultiUserScriptDaemon继承自ScriptDaemon，支持多用户对同一集群的操作。
l AbstractDaemonClient类：该类是一个抽象类，它通过代理模式封装了DaemonProtocol的子类接口（采用泛型<PROXY extendsDaemonProtocol>）和RemoteProcess接口（作为AbstractDaemonClient的一个成员变量），对它的调用基本会转化为对DaemonProtocol/RemoteProcess的调用。一个AbstractDaemonClient子类的对象对应于管理一个Hadoop节点的客户端。
l AbstractDaemonCluster类：该类是一个抽象类，它是Herriot框架下集群的抽象。它拥有两个重要的成员变量：1. ClusterProcessManager类型的clusterManager，维护了该集群中所有远程进程的管理操作；2.Map<Enum<?>,List<AbstractDaemonClient>>类型的daemons变量，维护了不同角色下所有客户端的列表。

common工程中src/test/system/aop中只有一个文件：DaemonProtocolAspect.aj。该文件就是DaemonProtocol接口的一个具体实现，不过该实现是以AOP方式注入到Hadoop节点的字节码中，所以不是java文件，而是aj（aspectJ）文件。与AOP相关的目录还有src/test/aop，它主要实现了生成注入后的字节码，与Herriot框架本身没有太大关系，所以不做过多讨论。
有了前面的分析，hdfs工程中的Herriot代码就不难理解了。hdfs工程的Herriot相关java代码仍放在src/test/system/java中，里面只有一个包org.apache.hadoop.hdfs.test.system，所有文件如下：
l NNProtocol接口，继承自DaemonProtocol，里面并没有新增方法。
l DNProtocol接口，继承自DameonProtocol，里面并没有新增方法。
l HDFSDaemonClient抽象类，它继承了AbstractDaemonClient，新增了获得namenode目录（dfs.name.dir）和datanode目录（dfs.data.dir）的方法.
l NNClient类，继承了HDFSDaemonClient<NNProtocol>，提供了connect和disconnect方法用于连接/断开Namenode的IPC端口。
l DNClient类，继承了HDFSDaemonClient<DNProtocol>，提供了connect和disconnect方法用于连接/断开Datanode的IPC端口。
l HDFSCluster类，继承了AbstractDaemonCluster抽象类，它真正实现了在Herriot框架下对HDFS集群的模拟。该类里面定义了HDFS节点的角色:NN和DN，并且根据不同的角色创建不同的Client类。另外，它还定义了两个类：HDFSProcessManager和MultiUserHDFSProcessManager，分别继承自HadoopDaemonRemoteCluster和MultiUserHadoopDaemonRemoteCluster。在启动HDFSCluster过程中，需要读到hdfs-site.xml和system-test.xml文件，在system-test.xml中根据配置test.system.hdfs.clusterprocess.impl.class指定的类来选择HDFSProcessManager或MultiUserHDFSProcessManager来创建cluster
process manager。
在src/test/system/aop目录下，由NNProtocol的具体实现NameNodeAspect.aj和DNProtocol的具体实现DataNodeAspect.aj，都是通过AOP方式来修改相应类的字节码。
根据上述分析，我们可以得出下面一个类的关系图：



[align=center] [/align]

[align=left] [/align]

总结一下，Herriot测试框架是通过“内部”和“外部”两种方式实现对分布式系统进行管理的，所谓“内部”就是通过AOP技术将测试所需的管理功能注入到节点中，管理的协议是通过DaemonProtocol接口以及它的扩展类来声明和定义的；而“外部”就是通过类似SSH方式远程登录到目标机器上，对远程进程进行操作，管理的协议是通过RemoteProcess接口以及它的扩展类来声明和定义的。一般而言，Herriot测试框架中抽象出来的集群HDFSCluster需要从配置文件中读取相应的信息，通过“外部”的方式启动真实HDFS集群中的节点，然后通过“内部”的方式获取更丰富的信息和操作，最后以“外部”的方式停止掉HDFS集群。