3.编写一个客户端

一个Jepsen client接收调用操作（英文术语invocation operations），然后将其应用于要测试的系统，并返回相应的执行完成结果（这一阶段称为completion operation）。 对于我们的etcd测试，我们可以将系统建模为单个寄存器：一个持有整数的特定键。针对该寄存器的操作可能是read、write和compare-and-set，我们可以像这样建模：

(defn r   [_ _] {:type :invoke, :f :read, :value nil})
(defn w   [_ _] {:type :invoke, :f :write, :value (rand-int 5)})
(defn cas [_ _] {:type :invoke, :f :cas, :value [(rand-int 5) (rand-int 5)]})

在上面这个代码块中，是几个构建Jepsen操作的函数。这是对数据库可能进行的操作的一种抽象表示形式。:invoke表示我们将进行尝试操作-完成后，我们将使用一种类型，比如:ok或:fail来告诉我们发生了什么。:f告诉我们正在应用什么函数到数据库-例如，我们要对数据执行读取或写入操作。:f可以是任何值-Jepsen并不知道它们的含义。

函数调用通常都是通过入口参数和返回值来进行参数化。而Jepsen的操作是通过:value来进行参数化。Jepsen不会去检查:value，因此:value后可以跟任意指定的参数。我们使用函数write的:value来指定写入的值，用函数read的:value来指定我们（最终）读取的值。 当read被调用的时候，我们还不知道将读到什么值，因此我们将保持函数read的:value为空。

这些函数能被jepsen.generator用于构建各种各样的调用，分别用于读取、写入和CAS。注意函数read的:value是空的-由于无法预知到能读取到什么值，所以将其保留为空。直到客户端读到了一个特定的数值后，在completion operation阶段，函数read的参数才会被填充。

连接到数据库

现在我们需要拿到这些操作然后将其应用到etcd。我们将会使用Verschlimmbessergung这个库来与etcd进行通信。我们将从引入Verschlimmbesserung开始，然后编写一个Jepsen Client协议的空实现：

(ns jepsen.etcdemo
  (:require [clojure.tools.logging :refer :all]
            [clojure.string :as str]
            [verschlimmbesserung.core :as v]
            [jepsen [cli :as cli]
                    [client :as client]
                    [control :as c]
                    [db :as db]
                    [tests :as tests]]
            [jepsen.control.util :as cu]
            [jepsen.os.debian :as debian]))
...
(defrecord Client [conn]
  client/Client
  (open! [this test node]
    this)

  (setup! [this test])

  (invoke! [_ test op])

  (teardown! [this test])

  (close! [_ test]))

如上面代码块所示，defrecord定义了一种新的数据结构类型，称之为Client。每个Client都有一个叫做conn的字段，用于保持到特定网络服务器的连接。这些客户端函数支持Jepsen的客户端协议，就像对这个协议“具象化”（英文术语reify）了一样，还提供客户端功能的具体实现。

Jepsen的客户端有五部分的生命周期。我们先从种子客户端(client)开始。当我们调用客户端的open!的时候，我们得到跟一个特定节点绑定的客户端的副本。setup!函数测试所需要的所有数据结构-例如创建表格或者设置固件。invoke!将操作应用到系统然后返回相应的完成操作。teardown!会清理setup!可能创建的任何表格。close!会断开所有网络连接并完成客户端的生命周期。

当需要将客户端添加到测试中时,我们使用(Client.)来构建一个新的客户端，并传入nil作为conn的值。请记住，我们最初的种子客户端没有连接。Jepsen后续会调用open!来获取已连接的客户端。

现在，让我们来完成open!函数连接到etcd的功能。Verschlimmbesserung docs的这个教程告诉了我们创建客户端所需要函数。这个函数使用(connect url)来创建一个etcd客户端。其中conn里面存储的正是我们需要的客户端。此处，我们设置Verschlimmbesserung调用的超时时间为5秒。

请记住，最初的客户端并没有任何连接。就像一个干细胞一样，它具备称为活跃的客户端的潜力，但是不会直接承担任何工作。我们调用(Client. nil)来构建初始客户端，其连接只有当Jepsen调用open!的时候才会被赋值。

客户端读操作

现在我们需要真正地开始用客户端做点事情了。首先从15秒的读操作开始，随机地错开大约一秒钟。 我们将引入jepsen.generator来调度操作。

并编写一个简单的生成器：执行一系列的读取操作，并将它们错开一秒钟左右，仅将这些操作提供给客户端（而不是给nemesis，它还有其他职责），然后在15秒后停止。

上面这段代码执行后将抛出一堆错误，因为我们尚未告诉客户的如何去解读这些到来的读操作。

现在这个版本客户端的invoke!函数，接收到调用操作，但是没有进行任何相关处理，返回的是一个nil结果。Jepsen通过这段日志告诉我们，op应该是一个映射表，尤指带有相应的:type字段、:process字段和:f字段的映射表。简而言之，我们必须构建一个完成操作来结束本次调用操作。如果操作成功，我们将使用类型:ok来构建此完成操作；如果操作失败，我们将使用类型:fail来构建；或者如果不确定则使用:info来构建。invoke可以抛出一个异常，会自动被转为一个:info完成操作。

现在我们从处理读操作开始。我们将使用v/get来读取一个键的值。我们可以挑选任意一个名字作为这个键的名称，比如“foo”。

我们根据操作的:f字段来给Jepsen分派任务。当:f是:read的时候，我们调用invoke操作并返回其副本，带有:type、:ok和通过读取寄存器“foo”得到的值。

这下好多了！由于“foo”这个键尚未被创建，因此读到的值都是nil。为了更改这个值，我们将会添加一些写操作到生成器上。

写操作

我们将使用(gen/mix [r w])，来更改我们的生成器以将读写随机组合。

为了处理这些写操作，我们将使用v/reset!并返回带有:type和:ok的操作。如果reset!失败，那么就会抛出错误，而Jepsen的机制就是自动将错误转为:info标注的崩溃。

我们会通过观察下面这个测试来确认写操作成功了。

啊，看来我们这边遇到了点小困难。etcd处理的是字符串，不过我们喜欢与数字打交道。我们可以引入一个序列化库（Jepsen就包含了一个简单的序列化库jepsen.codec），不过既然我们现在处理的只是整数和nil，我们可以摆脱序列化库而直接使用Java的内置Long.parseLong(String str)方法。

注意只有当调用(when s ...)字符串是逻辑true的时候（即字符串非空），才会调用parseLong函数。如果when匹配不上，则返回nil，这样我们就可以在无形之中忽略nil值。

现在还剩一种操作没去实现：比较并设置。

比较替换（CaS）

添加完CaS操作后，我们就结束本节关于客户端内容的介绍。

处理CaS会稍显困难。Verschlimmbesserung提供了cas!函数，入参包括连接、键、键映射的旧值和键映射的新值。cas!只有当入参的旧值匹配该键对应的当前值的时候，才会将入参的键设置为入参的新值，然后返回一个详细的映射表作为响应。如果CaS操作失败，将返回false。这样我们就可以将其用于决定CaS操作的:type字段。

这边的let绑定用于解构。它将操作的:value字段的一对值[旧值 新值]分开到old和new上。由于除了false和nil之外所有值都是表示逻辑true，我们可以使用cas!调用的结果作为if语句中的条件断言。

Handling exceptions

如果你已经运行过几次Jepsen了，你可能会看到以下内容：

如果我们试图对不存在的键进行CaS操作，Verschlimmbesserung会抛出异常来告诉我们不能修改不存在的东西。这不会造成我们的测试结果返回误报。Jepsen会将这种异常解读为不确定的:info结果，并对这种结果的置若罔闻。然而，当看到这个异常时候，我们知道CaS的数值修改失败了。所以我们可以将其转为已知的错误。我们将引入slingshot异常处理库来捕获这个特别的错误码。

引入之后，将我们的:cas放进一个try/catch代码块中。

[:errorCode 100]形式的代码告诉Slingshot去捕获有这个特定的错误码的异常，然后将其赋值给ex。我们已经添加了一个额外的:error字段到我们的操作中。只要还考虑正确性，这件事情做不做都无所谓。但是在我们查看日志的时候，这能帮助我们理解当时到底发生了什么。Jepsen将会把错误打印在日志的行末。

这下看上去更加清楚了。通常，我们将从编写最简单的代码开始，然后允许Jepsen为我们处理异常。 一旦我们对测试出错的可能的情况有大概了解，我们可以为那些错误处理程序和语义引入特殊的 失败案例。

注意到某些CaS操作失败，而其他成功了吗？有些会失败很正常，事实上，这正是我们想看到的。我们预计某些CaS操作会失败，因为断定的旧值与当前值不匹配，但有几个（概率大概是1/5，因为在任何时候，寄存器的值都只可能5个可能性）应该成功。另外，尝试一些我们任务不可能成功的操作其实是值得的，因为如果它们真的成功，则表明存在一致性冲突。

有了可以执行操作的客户端后，现在可以着手使用检查器分析结果了。

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