1. <strong id="7actg"></strong>
    2. <table id="7actg"></table>

    3. <address id="7actg"></address>
      <address id="7actg"></address>
      1. <object id="7actg"><tt id="7actg"></tt></object>

        徒手?jǐn)]了一個(gè)RPC框架,理解更透徹了,代碼已上傳github,自取~

        共 37382字,需瀏覽 75分鐘

         ·

        2021-03-05 12:08

        一、前言

        前段時(shí)間看到一篇不錯(cuò)的文章《看了這篇你就會(huì)手寫RPC框架了》,于是便來(lái)了興趣對(duì)著實(shí)現(xiàn)了一遍,后面覺得還有很多優(yōu)化的地方便對(duì)其進(jìn)行了改進(jìn)。

        主要改動(dòng)點(diǎn)如下:

        1. 除了Java序列化協(xié)議,增加了protobuf和kryo序列化協(xié)議,配置即用。
        2. 增加多種負(fù)載均衡算法(隨機(jī)、輪詢、加權(quán)輪詢、平滑加權(quán)輪詢),配置即用。
        3. 客戶端增加本地服務(wù)列表緩存,提高性能。
        4. 修復(fù)高并發(fā)情況下,netty導(dǎo)致的內(nèi)存泄漏問題
        5. 由原來(lái)的每個(gè)請(qǐng)求建立一次連接,改為建立TCP長(zhǎng)連接,并多次復(fù)用。
        6. 服務(wù)端增加線程池提高消息處理能力

        二、介紹

        RPC,即 Remote Procedure Call(遠(yuǎn)程過程調(diào)用),調(diào)用遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)上的服務(wù),就像調(diào)用本地服務(wù)一樣。RPC可以很好的解耦系統(tǒng),如WebService就是一種基于Http協(xié)議的RPC。

        調(diào)用示意圖

        調(diào)用示意圖

        總的來(lái)說(shuō),就如下幾個(gè)步驟:

        1. 客戶端(ServerA)執(zhí)行遠(yuǎn)程方法時(shí)就調(diào)用client stub傳遞類名、方法名和參數(shù)等信息。
        2. client stub會(huì)將參數(shù)等信息序列化為二進(jìn)制流的形式,然后通過Sockect發(fā)送給服務(wù)端(ServerB)
        3. 服務(wù)端收到數(shù)據(jù)包后,server stub 需要進(jìn)行解析反序列化為類名、方法名和參數(shù)等信息。
        4. server stub調(diào)用對(duì)應(yīng)的本地方法,并把執(zhí)行結(jié)果返回給客戶端

        所以一個(gè)RPC框架有如下角色:

        服務(wù)消費(fèi)者

        遠(yuǎn)程方法的調(diào)用方,即客戶端。一個(gè)服務(wù)既可以是消費(fèi)者也可以是提供者。

        服務(wù)提供者

        遠(yuǎn)程服務(wù)的提供方,即服務(wù)端。一個(gè)服務(wù)既可以是消費(fèi)者也可以是提供者。

        注冊(cè)中心

        保存服務(wù)提供者的服務(wù)地址等信息,一般由zookeeper、redis等實(shí)現(xiàn)。

        監(jiān)控運(yùn)維(可選)

        監(jiān)控接口的響應(yīng)時(shí)間、統(tǒng)計(jì)請(qǐng)求數(shù)量等,及時(shí)發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)問題并發(fā)出告警通知。

        三、實(shí)現(xiàn)

        本RPC框架rpc-spring-boot-starter涉及技術(shù)棧如下:

        • 使用zookeeper作為注冊(cè)中心
        • 使用netty作為通信框架
        • 消息編解碼:protostuff、kryo、java
        • spring
        • 使用SPI來(lái)根據(jù)配置動(dòng)態(tài)選擇負(fù)載均衡算法等

        由于代碼過多,這里只講幾處改動(dòng)點(diǎn)。

        3.1動(dòng)態(tài)負(fù)載均衡算法

        1.編寫LoadBalance的實(shí)現(xiàn)類

        負(fù)載均衡算法實(shí)現(xiàn)類

        2.自定義注解 @LoadBalanceAno

        /**
         * 負(fù)載均衡注解
         */

        @Target(ElementType.TYPE)
        @Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
        @Documented
        public @interface LoadBalanceAno {

            String value() default "";
        }

        /**
         * 輪詢算法
         */

        @LoadBalanceAno(RpcConstant.BALANCE_ROUND)
        public class FullRoundBalance implements LoadBalance {

            private static Logger logger = LoggerFactory.getLogger(FullRoundBalance.class);

            private volatile int index;

            @Override
            public synchronized Service chooseOne(List<Service> services) {
                // 加鎖防止多線程情況下,index超出services.size()
                if (index == services.size()) {
                    index = 0;
                }
                return services.get(index++);
            }
        }

        3.新建在resource目錄下META-INF/servers文件夾并創(chuàng)建文件

        enter description here

        4.RpcConfig增加配置項(xiàng)loadBalance

        /**
         * @author 2YSP
         * @date 2020/7/26 15:13
         */

        @ConfigurationProperties(prefix = "sp.rpc")
        public class RpcConfig {

            /**
             * 服務(wù)注冊(cè)中心地址
             */

            private String registerAddress = "127.0.0.1:2181";

            /**
             * 服務(wù)暴露端口
             */

            private Integer serverPort = 9999;
            /**
             * 服務(wù)協(xié)議
             */

            private String protocol = "java";
            /**
             * 負(fù)載均衡算法
             */

            private String loadBalance = "random";
            /**
             * 權(quán)重,默認(rèn)為1
             */

            private Integer weight = 1;

           // 省略getter setter
        }

        5.在自動(dòng)配置類RpcAutoConfiguration根據(jù)配置選擇對(duì)應(yīng)的算法實(shí)現(xiàn)類

        /**
             * 使用spi匹配符合配置的負(fù)載均衡算法
             *
             * @param name
             * @return
             */

            private LoadBalance getLoadBalance(String name) {
                ServiceLoader<LoadBalance> loader = ServiceLoader.load(LoadBalance.class);
                Iterator<LoadBalance> iterator = loader.iterator();
                while (iterator.hasNext()) {
                    LoadBalance loadBalance = iterator.next();
                    LoadBalanceAno ano = loadBalance.getClass().getAnnotation(LoadBalanceAno.class);
                    Assert.notNull(ano, "load balance name can not be empty!");
                    if (name.equals(ano.value())) {
                        return loadBalance;
                    }
                }
                throw new RpcException("invalid load balance config");
            }

         @Bean
            public ClientProxyFactory proxyFactory(@Autowired RpcConfig rpcConfig) {
                ClientProxyFactory clientProxyFactory = new ClientProxyFactory();
                // 設(shè)置服務(wù)發(fā)現(xiàn)著
                clientProxyFactory.setServerDiscovery(new           ZookeeperServerDiscovery(rpcConfig.getRegisterAddress()));

                // 設(shè)置支持的協(xié)議
                Map<String, MessageProtocol> supportMessageProtocols = buildSupportMessageProtocols();
                clientProxyFactory.setSupportMessageProtocols(supportMessageProtocols);
                // 設(shè)置負(fù)載均衡算法
                LoadBalance loadBalance = getLoadBalance(rpcConfig.getLoadBalance());
                clientProxyFactory.setLoadBalance(loadBalance);
                // 設(shè)置網(wǎng)絡(luò)層實(shí)現(xiàn)
                clientProxyFactory.setNetClient(new NettyNetClient());

                return clientProxyFactory;
            }

        3.2本地服務(wù)列表緩存

        使用Map來(lái)緩存數(shù)據(jù)

        /**
         * 服務(wù)發(fā)現(xiàn)本地緩存
         */

        public class ServerDiscoveryCache {
            /**
             * key: serviceName
             */

            private static final Map<String, List<Service>> SERVER_MAP = new ConcurrentHashMap<>();
            /**
             * 客戶端注入的遠(yuǎn)程服務(wù)service class
             */

            public static final List<String> SERVICE_CLASS_NAMES = new ArrayList<>();

            public static void put(String serviceName, List<Service> serviceList) {
                SERVER_MAP.put(serviceName, serviceList);
            }

            /**
             * 去除指定的值
             * @param serviceName
             * @param service
             */

            public static void remove(String serviceName, Service service) {
                SERVER_MAP.computeIfPresent(serviceName, (key, value) ->
                        value.stream().filter(o -> !o.toString().equals(service.toString())).collect(Collectors.toList())
                );
            }

            public static void removeAll(String serviceName) {
                SERVER_MAP.remove(serviceName);
            }


            public static boolean isEmpty(String serviceName) {
                return SERVER_MAP.get(serviceName) == null || SERVER_MAP.get(serviceName).size() == 0;
            }

            public static List<Service> get(String serviceName) {
                return SERVER_MAP.get(serviceName);
            }
        }

        ClientProxyFactory,先查本地緩存,緩存沒有再查詢zookeeper。

        /**
             * 根據(jù)服務(wù)名獲取可用的服務(wù)地址列表
             * @param serviceName
             * @return
             */

            private List<Service> getServiceList(String serviceName) {
                List<Service> services;
                synchronized (serviceName){
                    if (ServerDiscoveryCache.isEmpty(serviceName)) {
                        services = serverDiscovery.findServiceList(serviceName);
                        if (services == null || services.size() == 0) {
                            throw new RpcException("No provider available!");
                        }
                        ServerDiscoveryCache.put(serviceName, services);
                    } else {
                        services = ServerDiscoveryCache.get(serviceName);
                    }
                }
                return services;
            }

        問題: 如果服務(wù)端因?yàn)殄礄C(jī)或網(wǎng)絡(luò)問題下線了,緩存卻還在就會(huì)導(dǎo)致客戶端請(qǐng)求已經(jīng)不可用的服務(wù)端,增加請(qǐng)求失敗率。 **解決方案:**由于服務(wù)端注冊(cè)的是臨時(shí)節(jié)點(diǎn),所以如果服務(wù)端下線節(jié)點(diǎn)會(huì)被移除。只要監(jiān)聽zookeeper的子節(jié)點(diǎn),如果新增或刪除子節(jié)點(diǎn)就直接清空本地緩存即可。

        DefaultRpcProcessor

        /**
         * Rpc處理者,支持服務(wù)啟動(dòng)暴露,自動(dòng)注入Service
         * @author 2YSP
         * @date 2020/7/26 14:46
         */

        public class DefaultRpcProcessor implements ApplicationListener<ContextRefreshedEvent{

           

            @Override
            public void onApplicationEvent(ContextRefreshedEvent event) {
                // Spring啟動(dòng)完畢過后會(huì)收到一個(gè)事件通知
                if (Objects.isNull(event.getApplicationContext().getParent())){
                    ApplicationContext context = event.getApplicationContext();
                    // 開啟服務(wù)
                    startServer(context);
                    // 注入Service
                    injectService(context);
                }
            }

            private void injectService(ApplicationContext context) {
                String[] names = context.getBeanDefinitionNames();
                for(String name : names){
                    Class<?> clazz = context.getType(name);
                    if (Objects.isNull(clazz)){
                        continue;
                    }

                    Field[] declaredFields = clazz.getDeclaredFields();
                    for(Field field : declaredFields){
                        // 找出標(biāo)記了InjectService注解的屬性
                        InjectService injectService = field.getAnnotation(InjectService.class);
                        if (injectService == null){
                            continue;
                        }

                        Class<?> fieldClass = field.getType();
                        Object object = context.getBean(name);
                        field.setAccessible(true);
                        try {
                            field.set(object,clientProxyFactory.getProxy(fieldClass));
                        } catch (IllegalAccessException e) {
                            e.printStackTrace();
                        }
            // 添加本地服務(wù)緩存
                        ServerDiscoveryCache.SERVICE_CLASS_NAMES.add(fieldClass.getName());
                    }
                }
                // 注冊(cè)子節(jié)點(diǎn)監(jiān)聽
                if (clientProxyFactory.getServerDiscovery() instanceof ZookeeperServerDiscovery){
                    ZookeeperServerDiscovery serverDiscovery = (ZookeeperServerDiscovery) clientProxyFactory.getServerDiscovery();
                    ZkClient zkClient = serverDiscovery.getZkClient();
                    ServerDiscoveryCache.SERVICE_CLASS_NAMES.forEach(name ->{
                        String servicePath = RpcConstant.ZK_SERVICE_PATH + RpcConstant.PATH_DELIMITER + name + "/service";
                        zkClient.subscribeChildChanges(servicePath, new ZkChildListenerImpl());
                    });
                    logger.info("subscribe service zk node successfully");
                }

            }

            private void startServer(ApplicationContext context) {
                ...

            }
        }

        ZkChildListenerImpl

        /**
         * 子節(jié)點(diǎn)事件監(jiān)聽處理類
         */

        public class ZkChildListenerImpl implements IZkChildListener {

            private static Logger logger = LoggerFactory.getLogger(ZkChildListenerImpl.class);

            /**
             * 監(jiān)聽子節(jié)點(diǎn)的刪除和新增事件
             * @param parentPath /rpc/serviceName/service
             * @param childList
             * @throws Exception
             */

            @Override
            public void handleChildChange(String parentPath, List<String> childList) throws Exception {
                logger.debug("Child change parentPath:[{}] -- childList:[{}]", parentPath, childList);
                // 只要子節(jié)點(diǎn)有改動(dòng)就清空緩存
                String[] arr = parentPath.split("/");
                ServerDiscoveryCache.removeAll(arr[2]);
            }
        }

        3.3nettyClient支持TCP長(zhǎng)連接

        這部分的改動(dòng)最多,先增加新的sendRequest接口。

        添加接口

        實(shí)現(xiàn)類NettyNetClient

        /**
         * @author 2YSP
         * @date 2020/7/25 20:12
         */

        public class NettyNetClient implements NetClient {

            private static Logger logger = LoggerFactory.getLogger(NettyNetClient.class);

            private static ExecutorService threadPool = new ThreadPoolExecutor(410200,
                    TimeUnit.SECONDS, new LinkedBlockingQueue<>(1000), new ThreadFactoryBuilder()
                    .setNameFormat("rpcClient-%d")
                    .build());

            private EventLoopGroup loopGroup = new NioEventLoopGroup(4);

            /**
             * 已連接的服務(wù)緩存
             * key: 服務(wù)地址,格式:ip:port
             */

            public static Map<String, SendHandlerV2> connectedServerNodes = new ConcurrentHashMap<>();

            @Override
            public byte[] sendRequest(byte[] data, Service service) throws InterruptedException {
          ....
                return respData;
            }

            @Override
            public RpcResponse sendRequest(RpcRequest rpcRequest, Service service, MessageProtocol messageProtocol) {

                String address = service.getAddress();
                synchronized (address) {
                    if (connectedServerNodes.containsKey(address)) {
                        SendHandlerV2 handler = connectedServerNodes.get(address);
                        logger.info("使用現(xiàn)有的連接");
                        return handler.sendRequest(rpcRequest);
                    }

                    String[] addrInfo = address.split(":");
                    final String serverAddress = addrInfo[0];
                    final String serverPort = addrInfo[1];
                    final SendHandlerV2 handler = new SendHandlerV2(messageProtocol, address);
                    threadPool.submit(() -> {
                                // 配置客戶端
                                Bootstrap b = new Bootstrap();
                                b.group(loopGroup).channel(NioSocketChannel.class)
                                        .option(ChannelOption.TCP_NODELAYtrue)
                                        .handler(new ChannelInitializer<SocketChannel>() 
        {
                                            @Override
                                            protected void initChannel(SocketChannel socketChannel) throws Exception {
                                                ChannelPipeline pipeline = socketChannel.pipeline();
                                                pipeline
                                                        .addLast(handler);
                                            }
                                        });
                                // 啟用客戶端連接
                                ChannelFuture channelFuture = b.connect(serverAddress, Integer.parseInt(serverPort));
                                channelFuture.addListener(new ChannelFutureListener() {
                                    @Override
                                    public void operationComplete(ChannelFuture channelFuture) throws Exception {
                                        connectedServerNodes.put(address, handler);
                                    }
                                });
                            }
                    );
                    logger.info("使用新的連接。。。");
                    return handler.sendRequest(rpcRequest);
                }
            }
        }

        每次請(qǐng)求都會(huì)調(diào)用sendRequest()方法,用線程池異步和服務(wù)端創(chuàng)建TCP長(zhǎng)連接,連接成功后將SendHandlerV2緩存到ConcurrentHashMap中方便復(fù)用,后續(xù)請(qǐng)求的請(qǐng)求地址(ip+port)如果在connectedServerNodes中存在則使用connectedServerNodes中的handler處理不再重新建立連接。

        SendHandlerV2

        /**
         * @author 2YSP
         * @date 2020/8/19 20:06
         */

        public class SendHandlerV2 extends ChannelInboundHandlerAdapter {

            private static Logger logger = LoggerFactory.getLogger(SendHandlerV2.class);

            /**
             * 等待通道建立最大時(shí)間
             */

            static final int CHANNEL_WAIT_TIME = 4;
            /**
             * 等待響應(yīng)最大時(shí)間
             */

            static final int RESPONSE_WAIT_TIME = 8;

            private volatile Channel channel;

            private String remoteAddress;

            private static Map<String, RpcFuture<RpcResponse>> requestMap = new ConcurrentHashMap<>();

            private MessageProtocol messageProtocol;

            private CountDownLatch latch = new CountDownLatch(1);

            public SendHandlerV2(MessageProtocol messageProtocol,String remoteAddress) {
                this.messageProtocol = messageProtocol;
                this.remoteAddress = remoteAddress;
            }

            @Override
            public void channelRegistered(ChannelHandlerContext ctx) throws Exception {
                this.channel = ctx.channel();
                latch.countDown();
            }

            @Override
            public void channelActive(ChannelHandlerContext ctx) throws Exception {
                logger.debug("Connect to server successfully:{}", ctx);
            }

            @Override
            public void channelRead(ChannelHandlerContext ctx, Object msg) throws Exception {
                logger.debug("Client reads message:{}", msg);
                ByteBuf byteBuf = (ByteBuf) msg;
                byte[] resp = new byte[byteBuf.readableBytes()];
                byteBuf.readBytes(resp);
                // 手動(dòng)回收
                ReferenceCountUtil.release(byteBuf);
                RpcResponse response = messageProtocol.unmarshallingResponse(resp);
                RpcFuture<RpcResponse> future = requestMap.get(response.getRequestId());
                future.setResponse(response);
            }

            @Override
            public void exceptionCaught(ChannelHandlerContext ctx, Throwable cause) throws Exception {
                cause.printStackTrace();
                logger.error("Exception occurred:{}", cause.getMessage());
                ctx.close();
            }

            @Override
            public void channelReadComplete(ChannelHandlerContext ctx) throws Exception {
                ctx.flush();
            }

            @Override
            public void channelInactive(ChannelHandlerContext ctx) throws Exception {
                super.channelInactive(ctx);
                logger.error("channel inactive with remoteAddress:[{}]",remoteAddress);
                NettyNetClient.connectedServerNodes.remove(remoteAddress);

            }

            @Override
            public void userEventTriggered(ChannelHandlerContext ctx, Object evt) throws Exception {
                super.userEventTriggered(ctx, evt);
            }

            public RpcResponse sendRequest(RpcRequest request) {
                RpcResponse response;
                RpcFuture<RpcResponse> future = new RpcFuture<>();
                requestMap.put(request.getRequestId(), future);
                try {
                    byte[] data = messageProtocol.marshallingRequest(request);
                    ByteBuf reqBuf = Unpooled.buffer(data.length);
                    reqBuf.writeBytes(data);
                    if (latch.await(CHANNEL_WAIT_TIME,TimeUnit.SECONDS)){
                        channel.writeAndFlush(reqBuf);
                        // 等待響應(yīng)
                        response = future.get(RESPONSE_WAIT_TIME, TimeUnit.SECONDS);
                    }else {
                        throw new RpcException("establish channel time out");
                    }
                } catch (Exception e) {
                    throw new RpcException(e.getMessage());
                } finally {
                    requestMap.remove(request.getRequestId());
                }
                return response;
            }
        }

        RpcFuture

        package cn.sp.rpc.client.net;

        import java.util.concurrent.*;

        /**
         * @author 2YSP
         * @date 2020/8/19 22:31
         */

        public class RpcFuture<Timplements Future<T{

            private T response;
            /**
             * 因?yàn)檎?qǐng)求和響應(yīng)是一一對(duì)應(yīng)的,所以這里是1
             */

            private CountDownLatch countDownLatch = new CountDownLatch(1);
            /**
             * Future的請(qǐng)求時(shí)間,用于計(jì)算Future是否超時(shí)
             */

            private long beginTime = System.currentTimeMillis();

            @Override
            public boolean cancel(boolean mayInterruptIfRunning) {
                return false;
            }

            @Override
            public boolean isCancelled() {
                return false;
            }

            @Override
            public boolean isDone() {
                if (response != null) {
                    return true;
                }
                return false;
            }

            /**
             * 獲取響應(yīng),直到有結(jié)果才返回
             * @return
             * @throws InterruptedException
             * @throws ExecutionException
             */

            @Override
            public T get() throws InterruptedException, ExecutionException {
                countDownLatch.await();
                return response;
            }

            @Override
            public T get(long timeout, TimeUnit unit) throws InterruptedException, ExecutionException, TimeoutException {
                if (countDownLatch.await(timeout,unit)){
                    return response;
                }
                return null;
            }

            public void setResponse(T response) {
                this.response = response;
                countDownLatch.countDown();
            }

            public long getBeginTime() {
                return beginTime;
            }
        }

        此處邏輯,第一次執(zhí)行 SendHandlerV2#sendRequest() 時(shí)channel需要等待通道建立好之后才能發(fā)送請(qǐng)求,所以用CountDownLatch來(lái)控制,等待通道建立。 自定義Future+requestMap緩存來(lái)實(shí)現(xiàn)netty的請(qǐng)求和阻塞等待響應(yīng),RpcRequest對(duì)象在創(chuàng)建時(shí)會(huì)生成一個(gè)請(qǐng)求的唯一標(biāo)識(shí)requestId,發(fā)送請(qǐng)求前先將RpcFuture緩存到requestMap中,key為requestId,讀取到服務(wù)端的響應(yīng)信息后(channelRead方法),將響應(yīng)結(jié)果放入對(duì)應(yīng)的RpcFuture中。 SendHandlerV2#channelInactive() 方法中,如果連接的服務(wù)端異常斷開連接了,則及時(shí)清理緩存中對(duì)應(yīng)的serverNode。

        四、壓力測(cè)試

        測(cè)試環(huán)境:

        • (英特爾)Intel(R) Core(TM) i5-6300HQ CPU @ 2.30GHz 4核
        • windows10家庭版(64位)
        • 16G內(nèi)存

        1.本地啟動(dòng)zookeeper 2.本地啟動(dòng)一個(gè)消費(fèi)者,兩個(gè)服務(wù)端,輪詢算法 3.使用ab進(jìn)行壓力測(cè)試,4個(gè)線程發(fā)送10000個(gè)請(qǐng)求

        ab -c 4 -n 10000 http://localhost:8080/test/user?id=1

        測(cè)試結(jié)果

        測(cè)試結(jié)果

        從圖片可以看出,10000個(gè)請(qǐng)求只用了11s,比之前的130+秒耗時(shí)減少了10倍以上。

        代碼地址:
        https://github.com/2YSP/rpc-spring-boot-starter

        https://github.com/2YSP/rpc-example

        來(lái)源 | https://www.cnblogs.com/2YSP/p/13545217.html


        后臺(tái)回復(fù) 學(xué)習(xí)資料 領(lǐng)取學(xué)習(xí)視頻


        如有收獲,點(diǎn)個(gè)在看,誠(chéng)摯感謝



        瀏覽 46
        點(diǎn)贊
        評(píng)論
        收藏
        分享

        手機(jī)掃一掃分享

        分享
        舉報(bào)
        評(píng)論
        圖片
        表情
        推薦
        點(diǎn)贊
        評(píng)論
        收藏
        分享

        手機(jī)掃一掃分享

        分享
        舉報(bào)
        1. <strong id="7actg"></strong>
        2. <table id="7actg"></table>

        3. <address id="7actg"></address>
          <address id="7actg"></address>
          1. <object id="7actg"><tt id="7actg"></tt></object>
            末世淫辱校花h系列小说 | 成人性生交片无码视频 | 亚洲精品区 | 日韩黄色A片 | 扒开女同桌双腿嗯啊叫动漫 | 黄色录像网址 | 操逼免费网站 | 三级a一级免费观看 | 亚洲国产手机在线 | 操大逼国产 |