Hadoop RPC机制

Hadoop RPC机制

转载：http://www.iteye.com/topic/709993

1、心跳机制 

心跳的机制大概是这样的： 
1) master启动的时候，会开一个ipc server在那里。 
2) slave启动时，会连接master，并每隔3秒钟主动向master发送一个“心跳”，将自己的状态信息告诉master，然后master也是通过这个心跳的返回值，向slave节点传达指令。 


2、找到心跳的代码 

拿namenode和datanode来说，在datanode的offerService方法中，每隔3秒向namenode发送心跳的代码： 

 /**
   * Main loop for the DataNode.  Runs until shutdown,
   * forever calling remote NameNode functions.
   */
  public void offerService() throws Exception {

    ...

    //
    // Now loop for a long time....
    //

    while (shouldRun) {
      try {
        long startTime = now();

        //
        // Every so often, send heartbeat or block-report
        //

 // 如果到了3秒钟，就向namenode发心跳
        if (startTime - lastHeartbeat > heartBeatInterval) {
          //
          // All heartbeat messages include following info:
          // -- Datanode name
          // -- data transfer port
          // -- Total capacity
          // -- Bytes remaining
          //
          lastHeartbeat = startTime;
          DatanodeCommand[] cmds = namenode.sendHeartbeat(dnRegistration,
                                                       data.getCapacity(),
                                                       data.getDfsUsed(),
                                                       data.getRemaining(),
                                                       xmitsInProgress.get(),
                                                       getXceiverCount());

   // 注意上面这行代码，“发送心跳”竟然就是调用namenode的一个方法？？

          myMetrics.heartbeats.inc(now() - startTime);
          //LOG.info("Just sent heartbeat, with name " + localName);

   // 处理对心跳的返回值（namenode传给datanode的指令）
          if (!processCommand(cmds))
            continue;
        }

     // 这里省略很多代码
 ...
    } // while (shouldRun)
  } // offerService

上面这段代码，如果是单机的程序，没什么值得奇怪的。但是，这是hadoop集群！datanode和namenode在2台不同的机器（或2个JVM）上运行！datanode机器竟然直接调用namenode的方法！这是怎么实现的？难道是传说中的RMI吗？？ 

下面我们主要就来分析这个方法调用的细节。 


3、心跳的底层细节一：datanode怎么获得namenode对象的？ 

首先，DataNode类中，有一个namenode的成员变量： 

 public class DataNode extends Configured
     implements InterDatanodeProtocol, ClientDatanodeProtocol, FSConstants, Runnable {
   ...
   public DatanodeProtocol namenode = null;
   ...
 }

下面是NameNode类的定义： 

 public class NameNode implements ClientProtocol, DatanodeProtocol,
                                  NamenodeProtocol, FSConstants,
                                  RefreshAuthorizationPolicyProtocol {
   ...
 }

注意：NameNode实现了DatanodeProtocol接口，DatanodeProtocol接口定义了namenode和datanode之间通信的方法。 

那么，DataNode类是怎么获取到NameNode类的引用呢？ 

在Datanode端，为namenode变量赋值的代码： 

 // connect to name node
 this.namenode = (DatanodeProtocol)
   RPC.waitForProxy(DatanodeProtocol.class,
                    DatanodeProtocol.versionID,
                    nameNodeAddr,
                    conf);

在继续去RPC类中追踪： 

 VersionedProtocol proxy =
         (VersionedProtocol) Proxy.newProxyInstance(
             protocol.getClassLoader(), new Class[] { protocol },
             new Invoker(addr, ticket, conf, factory));

现在，明白了！ 
1) 对namenode的赋值，并不是真正的new了一个实现了DatanodeProtocol接口的对象，而是获得了一个 动态代理！！ 
2) 上面这段代码中，protocol的类型是DatanodeProtocol.class 
3) 对namenode的所有调用，都被委托(delegate)给了Invoker 


4、心跳的底层细节二：看看Invoker类 

Invoker类是org.apache.hadoop.ipc.RPC类的一个静态内部类： 

 private static class Invoker implements InvocationHandler {

在这个类中，看invoke方法： 
  

 public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable {
             ...

               ObjectWritable value = (ObjectWritable)
                 client.call(new Invocation(method, args), address,
                             method.getDeclaringClass(), ticket);
                 ...
               return value.get();
            }

所有的方法调用又被delegate给client的call方法了！ 

client是Invoker中的成员变量： 
  

 private Client client;

所以可以看出：DatanodeProtocol中的每个方法调用，都被包装成一个Invocation对象，再由client.call()调用 


5、心跳的底层细节三：Invocation类 

Invocation类是org.apache.hadoop.ipc.RPC类的一个静态内部类 

没有什么业务逻辑方法，主要作用就是一个VO 


6、心跳的底层细节四：client类的call方法 

接下来重点看client类的call方法： 

 public Writable call(Writable param, InetSocketAddress addr,
                      Class protocol, UserGroupInformation ticket)
                      throws InterruptedException, IOException {

   Call call = new Call(param);
 // 将Invocation转化为Call
   Connection connection = getConnection(addr, protocol, ticket, call);
 // 连接远程服务器
   connection.sendParam(call);                 // send the parameter
 // 将“序列化”后的call发给过去
   boolean interrupted = false;
   synchronized (call) {
     while (!call.done) {
       try {
         call.wait();                           // wait for the result
 // 等待调用结果
       } catch (InterruptedException ie) {
         // save the fact that we were interrupted
         interrupted = true;
       }
     }

     if (interrupted) {
       // set the interrupt flag now that we are done waiting
       Thread.currentThread().interrupt();
     }

     if (call.error != null) {
       if (call.error instanceof RemoteException) {
         call.error.fillInStackTrace();
         throw call.error;
       } else { // local exception
         throw wrapException(addr, call.error);
       }
     } else {
       return call.value;
 // 返回
     }
   }
 }

7、现在，一目了然了 

 datanode向namenode发送heartbeat过程是这样的：

     a) 在datanode初始化获得namenode的proxy
     b) 在datanode上，调用namenode proxy的heartbeat方法：
         namenode.sendHeartbeat(dnRegistration,
                                                        data.getCapacity(),
                                                        data.getDfsUsed(),
                                                        data.getRemaining(),
                                                        xmitsInProgress.get(),
                                                        getXceiverCount());
     c) 在datanode上的namenode动态代理类将这个调用包装成(或者叫“序列化成”)一个Invocation对象，并调用client.call方法
     d) client call方法将Invocation转化为Call对象
     e) client 将call发送到真正的namenode服务器
     f) namenode接收后，转化成namenode端的Call，并process后，通过Responder发回来！
     g) datanode接收结果，并将结果转化为DatanodeCommand[]

8、再看动态代理 

动态代理：让“只有接口，没事对应的实现类”成为可能，因为具体方法的实现可以委托给另一个类！！ 

在这个例子中，就datanode而言，DatanodeProtocol接口是没有实现类的！