分布式Ruby解决之道 - DRb
分布式Ruby解决之道
其实用Druby很久了，今天需要完成一个进程数据同步的机制，我需要的不是运行速度快，不是用 linux / mac 下的扩展，而是独立，快速开发效率，方便最简单的Ruby环境可运行，可以吗？ DRb(即分布式Ruby，下面都这样说它)是内置于Ruby标准库中的对象代理的实现。什么是对象代理，现在不明白不要紧，一会就知道了。
解决什么样的问题？
有的时候，我们需要提供远程的服务，比如提供远程API调用（如果你听过RPC，或WDSL），这样，我们可以很大程度上解耦各大模块，对外提供服务。
还有的时候，我们需要在两个进程中通信，以获得互相的同步或资源。
更有，我想实现实现某种透明的对象，让对象可以在不同的进程或主机上传递。
这些，都可以通过 DRb 来实现。DRb 的相关文档非常少，但在想快速实现一个轻量级分布应用，依赖最少化时，使用它是非常方便的。我对分布式的研究不多，欢迎各位看了本文后能提出更多解决方案。
使用方法
依官方的例子为主，各位看官建议看的时候复制下试试。因为是分布式解决方案，肯定是 服务端 与 客户端 双方的代码。
- 简单的例子
* 服务端
# ==== 服务端代码，保存为 timer_server.rb
#
require 'drb/drb'
# 监听的地址，你可以改为 0.0.0.0 来支持远程连接
URI="druby://localhost:8787"
class TimeServer
def get_current_time
return Time.now
end
end
# 被代理的对象，客户端获取的到的对象就是它
FRONT_OBJECT=TimeServer.new
DRb.start_service(URI, FRONT_OBJECT)
#
DRb.thread.join
* 客户端
# ==== timer_client.rb
require 'drb/drb'
SERVER_URI="druby://localhost:8787"
# 这句是必要的，因为我们很快会用到回调与引用，一会说。
# 所以纯粹的客户端是不存在的。
DRb.start_service
timeserver = DRbObject.new_with_uri(SERVER_URI)
puts timeserver.get_current_time
我必须要说的是，很符合我们的 C/S 模型，但是你有没有想过如果 `get_current_time` 返回一个远程对象，会发 生什么呢？ 接下来，就是我要讲的。
- 远程对象代理
* 服务端
require 'drb/drb'
URI="druby://localhost:8787"
class Logger
# Logger 是被远程代理，客户端不会存在，所以用这句
include DRb::DRbUndumped
def initialize(n, fname)
@name = n
@filename = fname
end
def log(message)
File.open(@filename, "a") do |f|
f.puts("#{Time.now}: #{@name}: #{message}")
end
end
end
class LoggerFactory
def initialize(bdir)
@basedir = bdir
@loggers = {}
end
def get_logger(name)
if [email protected]_key? name
# 保证文件名是合法的
fname = name.gsub(/[.\/]/, "_").untaint
@loggers[name] = Logger.new(name, @basedir + "/" + fname)
end
return @loggers[name]
end
end
# 在执行之前你要手动创建一下dlog
FRONT_OBJECT=LoggerFactory.new("dlog")
DRb.start_service(URI, FRONT_OBJECT)
DRb.thread.join
-
客户端
require 'drb/drb' SERVER_URI="druby://localhost:8787" DRb.start_service log_service=DRbObject.new_with_uri(SERVER_URI) ["loga", "logb", "logc"].each do |logname| logger=log_service.get_logger(logname) logger.log("Hello, world!") logger.log("Goodbye, world!") logger.log("=== EOT ===") end吐嘈，执行完，你会发现日志被写在了服务端的
dlog/目录里，注意DRb::DRbUndumped在Logger对象的加载，这样的对象是无须传递给客户端的，这样，客户端代码里拿到的loggger对象是远程代理对象，所有该对象调用的方法实际上是在远程服务端执行的。我们称这种方法是按引用传递。那当然有一种传递叫，按值传递，什么情况是呢？显然，上面第一种方法即是，我们调用
get_current_time是本地对象，再调用该对象的方法时，方法在本地执行。如此，便是 DRb 的基本使用方法了，应该说不难理解。你可以这样理解，都是对象，只不是有些对象是远程的，有些是本地的，远程的对象方法的执行是在远端，本地的方法是在本地。远程的对象是包含了
DRb::DRbUpdumped的对象。不包含的都会转换为本地对象。那么，何为分布式的 Ruby，这明显是忽悠我们群众嘛？别急，我正要说，还记得一开始代码里注释的
start_service了吧。所谓服务端可以随时获取客户端的远程对象，对吧？所以用 DRb 实现一个通信是非常简单的。为了有深入理解，我想需要将它的实现原理分析一下。
如何实现的呢
DRb 的本质是，一个通信底层，一个序列化方式，一个代理器，OK？你不用看都能知道是吧？因为我也会这样实现的。
-
代理器
method_missing将一个对象的方法传递给另一个对象的神器，谓之代理，多像有关部门，不做事情，只是将事情移交给另一个有关部门。看看核心代码：# drb/drb.rb: 1078 （ruby-1.9.3） def method_missing(msg_id, *a, &b) if DRb.here?(@uri) obj = DRb.to_obj(@ref) DRb.current_server.check_insecure_method(obj, msg_id) return obj.__send__(msg_id, *a, &b) end succ, result = self.class.with_friend(@uri) do DRbConn.open(@uri) do |conn| conn.send_message(self, msg_id, a, b) end #。。。处理异常 end
obj显然是被代理的对象，上面除了缓存机制外，
send_message是method_missing做的最重要的事，它引出来了下面的事情。 -
通信底层
DRb 的底层是一层透明的传输协议，通过它的接口，可以将数据（或命令）无压力收取，且看它的关键接口：
# drb/drb.rb:728 打开一个连接 def open(uri, config, first=true) @protocol.each do |prot| begin return prot.open(uri, config) rescue DRbBadScheme rescue DRbConnError raise($!) rescue raise(DRbConnError, "#{uri} - #{$!.inspect}") end end if first && (config[:auto_load] != false) auto_load(uri, config) return open(uri, config, false) end raise DRbBadURI, 'can\'t parse uri:' + uri end # drb/drb.rb:901 发送一个请求，通俗的说，调用一个方法 def send_request(ref, msg_id, arg, b) @msg.send_request(stream, ref, msg_id, arg, b) end # 在服务端，接受一个方法 def recv_request @msg.recv_request(stream) end # 服务端，发送一个结果 def send_reply(succ, result) @msg.send_reply(stream, succ, result) end # 客户端，接受一个结果 def recv_reply @msg.recv_reply(stream) end
继续吐嘈，默认 DRb 使用 DRbTCPSocket 来通信，你可以随时调整为 UnixSocket 或者 Http ，甚至 SSL。这个视你的需求而定，比如你要从公司用基于 Ruby 的方法，遥控你的家用电脑，建议你使用 SSL。
抽象你的接口，是实现易于维护系统的关键，是吧。如何序列化是整个 DRb 的关键，而在 Ruby 中，这一切显得如此简单。
-
序列化方法（与对象引用转换）
Marshal 神器用来序列化对象，默认直接使用即可。例如：
class A def initialize(a) @a = a end end a = A.new(1) b = Marshal.dump(a) c = Marshal.load(b) puts c.a # ok, 输出 1
它被引用在 DRb 中，做为 DRbMessage 的关键，传递对象使用。
于是，组合以上思路，DRb 就产生了，不过，我们还缺点什么没讲，作为安全的程序员，一定要看看。
代理对象如果被发送了 instance_eval("rm -rf /") Ok，我们系统没了。。。
所以，$SAFE = 1 是可以保障基本安全的， 然而，这还不够，更细的控制，应该由 Ruby 1.9.1 以后（应该是说我没深入研究过）开始的，我就不细说了，你如果有需求可以仔细看看。
另一个问题是，分布式要求远程对象长期生效，那么你可以去研究下 DRb::TimerIdConv 进行生存期保存。
最后一个问题，远程对象支持 block 调用吗？答案是，YES。 如何实现的呢？
# drb/invokemethod.rb
def perform_with_block
@obj.__send__(@msg_id, *@argv) do |*x|
jump_error = nil
begin
block_value = block_yield(x) #本质是 block.call(*x)，只是特殊处理了 Array
rescue LocalJumpError
jump_error = $!
end
if jump_error
case jump_error.reason
when :break
break(jump_error.exit_value)
else
raise jump_error
end
end
block_value
end
看的出来（再吐嘈），block是通过本地的调用后，将结果再传递给远程对象。详细可以继续看 drb/drb 里的perform 实现。
值得注意的是，如果一个对象没有 include DRb::DRbUndumped 被返回到客户端，则会抛出DRbUnknownError 异常。这个很容易理解。另一个注意点是，一个类无法使用 Marshal.dump 时（例如打开了一个文件句柄），则需要想办法自己实现它，或者。。。或者你应该实现为远程代理类，对吧。
好了，基本上都讲完了。代码里还有许多精华，例如 self.allcate 可以跳过 initialize 来创建一个类。
看完后，你再想想开篇的需求是否可以轻松解决掉？实际上只需要几步：
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创建一个类，按一般方法编写它的方法。如果方法有返回自定义对象，根据是否远程代理加载
DRbUpdumped。 -
加载 DRb ， 启动服务。
-
客户端连接，获取代理对象，调用方法。
与其他语言的解决方案的对比与区别
- JAVA的 RMI
RMI 是JAVA的远程调用实现方法，这里有一篇不错的介绍：http://damies.iteye.com/blog/51778 。
DRb 是分布式的，RMI是单向的 C/S。 DRb 不需要声明接口，直接使用。熟练后，可以极快速度完成一个通信和同步的应用。
- CORBA
看这个：http://zh.wikipedia.org/wiki/CORBA ， 基本原理相同，不过 DRb 足够轻，足够快。
- WDSL
利用xml的标准RPC调用。适合于静态语言。
由于对其他的了解不深入，欢迎熟悉的看客们提出你的看法。
其他需求
-
在公司之前的工作时，需要将 JRuby 的对象代理到 Ruby 中，这样可以复用 gems 。
-
需要远程API的方法调用另一个进程的所有方法。
因为要代理所有本地不存在的对象，只使用 DRb 还不够。但基本思路很简单，利用一个模块的const_missing 动态加载远程的对象，而远程对象在创建时均自动加载 DRbUpdumped 被远程代理。根据以上，我们可以写一个看似本地代码却可以轻易转到远程执行。
例如：
# 本地代码
require 'watir'
ie = Watir::IE.new
ie.goto("www.baidu.com") # 本地打开一个浏览器
# 加载为远程进程执行
ATU.require 'watir'
ie = ATU::Watir::IE.new
ie.goto("www.baidu.com") # 远程的进程打开一个浏览器
有了它，几乎同一份代码可以同用两个用途。可以非常方便的以代码级的控制远程主机和对象，并且重用性很高。
如何实现，可以自己想想，同时可以查看这里：ruby_proxy的实现