阿里巴巴Dubbo Rpc框架的原理

–高性能和透明化的RPC远程服务调用方案 –SOA服务治理方案

-Apache MINA 框架基于Reactor模型通信框架,基于tcp长连接

Dubbo缺省协议采用单一长连接和NIO异步通讯

基本原理如图:

在 我们的系统中,经常会有一些跨系统的调用,如在A系统中要调用B系统的一个服务,我们可能会使用RMI直接来进行,B系统发布一个RMI接口服务,然后A 系统就来通过RMI调用这个接口,为了解决容灾,扩展,负载均衡的问题,我们可能会想很多办法,alibaba的这个办法感觉不错。

本文只说dubbo,原理如下:

ConfigServer

配置中心,和每个Server/Client之间会作一个实时的心跳检测(因为它们都是建立的Socket长连接),比如几秒钟检测一次。收集每个Server提供的服务的信息,每个Client的信息,整理出一个服务列表,如:

serviceNameserverAddressListclientAddressList

UserService192.168.0.1,192.168.0.2,192.168.0.3,192.168.0.4172.16.0.1,172.16.0.2

ProductService192.168.0.3,192.168.0.4,192.168.0.5,192.168.0.6172.16.0.2,172.16.0.3

OrderService192.168.0.10,192.168.0.12,192.168.0.5,192.168.0.6172.16.0.3,172.16.0.4

当某个Server不可用,那么就更新受影响的服务对应的serverAddressList,即把这个Server从serverAddressList中踢出去(从地址列表中删除),同时将推送serverAddressList给这些受影响的服务的clientAddressList里面的所有Client。如:192.168.0.3挂了,那么UserService和ProductService的serverAddressList都要把192.168.0.3删除掉,同时把新的列表告诉对应的Client172.16.0.1,172.16.0.2,172.16.0.3;

当某个Client挂了,那么更新受影响的服务对应的clientAddressList

ConfigServer根据服务列表,就能提供一个web管理界面,来查看管理服务的提供者和使用者。

新加一个Server时,由于它会主动与ConfigServer取得联系,而ConfigServer又会将这个信息主动发送给Client,所以新加一个Server时,只需要启动Server,然后几秒钟内,Client就会使用上它提供的服务

Client

调用服务的机器,每个Client启动时,主动与ConfigServer建立Socket长连接,并将自己的IP等相应信息发送给ConfigServer。

Client在使用服务的时候根据服务名称去ConfigServer中获取服务提供者信息(这样ConfigServer就知道某个服务是当前哪几个Client在使用),Client拿到这些服务提供者信息后,与它们都建立连接,后面就可以直接调用服务了,当有多个服务提供者的时候,Client根据一定的规则来进行负载均衡,如轮询,随机,按权重等。

一旦Client使用的服务它对应的服务提供者有变化(服务提供者有新增,删除的情况),ConfigServer就会把最新的服务提供者列表推送给Client,Client就会依据最新的服务提供者列表重新建立连接,新增的提供者建立连接,删除的提供者丢弃连接

Server

真正提供服务的机器,每个Server启动时,主动与ConfigServer建立Scoket长连接,并将自己的IP,提供的服务名称,端口等信息直接发送给ConfigServer,ConfigServer就会收集到每个Server提供的服务的信息。

优点:

1,只要在Client和Server启动的时候,ConfigServer是好的,服务就可调用了,如果后面ConfigServer挂了,那只影响ConfigServer挂了以后服务提供者有变化,而Client还无法感知这一变化。

2,Client每次调用服务是不经过ConfigServer的,Client只是与它建立联系,从它那里获取提供服务者列表而已

3,调用服务-负载均衡:Client调用服务时,可以根据规则在多个服务提供者之间轮流调用服务。

4,服务提供者-容灾:某一个Server挂了,Client依然是可以正确的调用服务的,当前提是这个服务有至少2个服务提供者,Client能很快的感知到服务提供者的变化,并作出相应反应。

5,服务提供者-扩展:添加一个服务提供者很容易,而且Client会很快的感知到它的存在并使用它。

Dubbo缺省协议,使用基于mina1.1.7+hessian3.2.1的tbremoting交互。

连接个数:单连接

连接方式:长连接

传输协议:TCP

传输方式:NIO异步传输

序列化:Hessian二进制序列化

适用范围:传入传出参数数据包较小(建议小于100K),消费者比提供者个数多,单一消费者无法压满提供者,尽量不要用dubbo协议传输大文件或超大字符串。

适用场景:常规远程服务方法调用

通常,一个典型的同步远程调用应该是这样的:

1, 客户端线程调用远程接口,向服务端发送请求,同时当前线程应该处于“暂停“状态,即线程不能向后执行了,必需要拿到服务端给自己的结果后才能向后执行

2, 服务端接到客户端请求后,处理请求,将结果给客户端

3, 客户端收到结果,然后当前线程继续往后执行

Dubbo里使用到了Socket(采用apache mina框架做底层调用)来建立长连接,发送、接收数据,底层使用apache mina框架的IoSession进行发送消息。

查看Dubbo文档及源代码可知,Dubbo底层使用Socket发送消息的形式进行数据传递,结合了mina框架,使用IoSession.write()方法,这个方法调用后对于整个远程调用(从发出请求到接收到结果)来说是一个异步的,即对于当前线程来说,将请求发送出来,线程就可以往后执行了,至于服务端的结果,是服务端处理完成后,再以消息的形式发送给客户端的。于是这里出现了2个问题:

当前线程怎么让它“暂停”,等结果回来后,再向后执行?

正如前面所说,Socket通信是一个全双工的方式,如果有多个线程同时进行远程方法调用,这时建立在client server之间的socket连接上会有很多双方发送的消息传递,前后顺序也可能是乱七八糟的,server处理完结果后,将结果消息发送给client,client收到很多消息,怎么知道哪个消息结果是原先哪个线程调用的?

分析源代码,基本原理如下:

client一个线程调用远程接口,生成一个唯一的ID(比如一段随机字符串,UUID等),Dubbo是使用AtomicLong从0开始累计数字的

将打包的方法调用信息(如调用的接口名称,方法名称,参数值列表等),和处理结果的回调对象callback,全部封装在一起,组成一个对象object

向专门存放调用信息的全局ConcurrentHashMap里面put(ID, object)

将ID和打包的方法调用信息封装成一对象connRequest,使用IoSession.write(connRequest)异步发送出去

当前线程再使用callback的get()方法试图获取远程返回的结果,在get()内部,则使用synchronized获取回调对象callback的锁, 再先检测是否已经获取到结果,如果没有,然后调用callback的wait()方法,释放callback上的锁,让当前线程处于等待状态。

服务端接收到请求并处理后,将结果(此结果中包含了前面的ID,即回传)发送给客户端,客户端socket连接上专门监听消息的线程收到消息,分析结果,取到ID,再从前面的ConcurrentHashMap里面get(ID),从而找到callback,将方法调用结果设置到callback对象里。

监听线程接着使用synchronized获取回调对象callback的锁(因为前面调用过wait(),那个线程已释放callback的锁了),再notifyAll(),唤醒前面处于等待状态的线程继续执行(callback的get()方法继续执行就能拿到调用结果了),至此,整个过程结束。

当前线程怎么让它“暂停”,等结果回来后,再向后执行?

答:先 生成一个对象obj,在一个全局map里put(ID,obj)存放起来,再用synchronized获取obj锁,再调用obj.wait()让当前 线程处于等待状态,然后另一消息监听线程等到服务端结果来了后,再map.get(ID)找到obj,再用synchronized获取obj锁,再调用 obj.notifyAll()唤醒前面处于等待状态的线程。

正如前面所说,Socket通信是一个全双工的方式,如果有多个线程同时进行远程方法调用,这时建立在client server之间的socket连接上会有很多双方发送的消息传递,前后顺序也可能是乱七八糟的,server处理完结果后,将结果消息发送给client,client收到很多消息,怎么知道哪个消息结果是原先哪个线程调用的?

答:使用一个ID,让其唯一,然后传递给服务端,再服务端又回传回来,这样就知道结果是原先哪个线程的了。

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