hdfs中服务器协议详解,hadoop rpc服务端初始化和调用过程详解
本文主要描述了hadoop rpc服务端的初始化和调用过程，相比客户端的初始化，rpc服务端感觉会简单点，但是调用过程却比客户端复杂一些。本文还是以namenode为例，namenode会在执行main方法的时候，创建一个namenode实例，及完成一系列的初始化过程，其中就包括了rpc的初始化过程。
rpc服务端的初始化
上面已经提到我们这里主要借用了namenode的远程服务，先来看看相关代码：
public class NameNode implements NameNodeStatusMXBean {
public static void main(String argv[]) throws Exception {
NameNode namenode = createNameNode(argv, null);
}
protected NameNode(Configuration conf, NamenodeRole role)throws IOException {
initialize(conf);
}
protected void initialize(Configuration conf) throws IOException {
rpcServer = createRpcServer(conf);
startCommonServices(conf); //相当重要
}
protected NameNodeRpcServer createRpcServer(Configuration conf)throws IOException {
return new NameNodeRpcServer(conf, this);
}
}
我们的linux的终端执行hadoop的启动命令的时候，最终的命令是调用NameNode的main方法，所以我们追踪代码的切入点是NameNode的main方法，方法比较简单，就是调用NameNode的构造函数创建一个NameNode，然后执行初始化方法initialize，这个方法相对来说，是我们关注的重点，包括rpc服务在内的初始化操作都放在这个方法里面。特定于rpc，他执行了两个相关的方法createRpcServer和startCommonServices,第一个方法见名思意，不多说，先简单介绍下后面的方法，该方法的作用就是启动namenode的rpc服务，稍后我给出代码。好的，从上面的代码可以看到，我们的rpcServer功能都放在了类NameNodeRpcServer里面，现在让我们来看看这个类里面相关的代码：
class NameNodeRpcServer implements NamenodeProtocols {
public NameNodeRpcServer(Configuration conf, NameNode nn)
throws IOException {
RPC.setProtocolEngine(conf, ClientNamenodeProtocolPB.class,
ProtobufRpcEngine.class);
ClientNamenodeProtocolServerSideTranslatorPB
clientProtocolServerTranslator =
new ClientNamenodeProtocolServerSideTranslatorPB(this);
BlockingService clientNNPbService = ClientNamenodeProtocol.
newReflectiveBlockingService(clientProtocolServerTranslator);
InetSocketAddress rpcAddr = nn.getRpcServerAddress(conf); // fs.defaultFS
String bindHost = nn.getRpcServerBindHost(conf);
if (bindHost == null) {
bindHost = rpcAddr.getHostName();
}
LOG.info("RPC server is binding to " + bindHost + ":" + rpcAddr.getPort());
this.clientRpcServer = new RPC.Builder(conf)
.setProtocol(
org.apache.hadoop.hdfs.protocolPB.ClientNamenodeProtocolPB.class)
.setInstance(clientNNPbService).setBindAddress(bindHost)
.setPort(rpcAddr.getPort()).setNumHandlers(handlerCount)
.setVerbose(false)
.setSecretManager(namesystem.getDelegationTokenSecretManager()).build();
// Add all the RPC protocols that the namenode implements
DFSUtil.addPBProtocol(conf, HAServiceProtocolPB.class, haPbService,
clientRpcServer);
DFSUtil.addPBProtocol(conf, NamenodeProtocolPB.class, NNPbService,
clientRpcServer);
DFSUtil.addPBProtocol(conf, DatanodeProtocolPB.class, dnProtoPbService,
clientRpcServer);
}
}
在NameNodeRpcServer的构造函数里面最重要的一件事情是实例化clientRpcServer，这里面我最想说明的是，NameNode宣称自己实现了三个协议：ClientProtocol、DatanodeProtocol和NamenodeProtocol，在服务端的实现基本上就靠ClientNamenodeProtocolServerSideTranslatorPB之类的类型了，特别在实例化ClientNamenodeProtocolServerSideTranslatorPB的时候有传入一个形参，这个形参就是NameNodeRpcServer实例，看代码：
public ClientNamenodeProtocolServerSideTranslatorPB(ClientProtocol server)
throws IOException {
this.server = server;
}
@Override
public GetBlockLocationsResponseProto getBlockLocations(
RpcController controller, GetBlockLocationsRequestProto req)
throws ServiceException {
try {
LocatedBlocks b = server.getBlockLocations(req.getSrc(), req.getOffset(),
req.getLength());
Builder builder = GetBlockLocationsResponseProto
.newBuilder();
if (b != null) {
builder.setLocations(PBHelper.convert(b)).build();
}
return builder.build();
} catch (IOException e) {
throw new ServiceException(e);
}
}
上面代码中的getBlockLocations也一定程度上说明了刚才的观点。
现在让我们回过头看看NameNode中initialize方法中执行的startCommonServices方法，这个方法用来启动clientRpcServer下面的线程，包括listener，handler、response，具体看代码:
public class NameNode implements NameNodeStatusMXBean {
private void startCommonServices(Configuration conf) throws IOException {
rpcServer.start();
}
}
class NameNodeRpcServer implements NamenodeProtocols {
void start() {
clientRpcServer.start();
if (serviceRpcServer != null) {
serviceRpcServer.start();
}
}
}
public abstract class Server {
public synchronized void start() {
responder.start();
listener.start();
handlers = new Handler[handlerCount];
for (int i = 0; i < handlerCount; i++) {
handlers[i] = new Handler(i);
handlers[i].start();
}
}
}
代码看到这里，启动过程中rpc相关的代码就结束了。
rpc服务端的调用过程
现在让我们来看看rpc被调用的过程，先来认识下Server的关键结构：
public abstract class Server {
private Listener listener = null;
private Responder responder = null;
private Handler[] handlers = null;
private class Responder extends Thread {
}
private class Listener extends Thread {
}
private class Handler extends Thread {
}
}
在初始化的时候，就启动listener、responder和handlers下面的所有线程。
其中listener线程里面启动了一个socker服务，专门用来接受客户端的请求，handler下面的线程用来处理具体的请求，responder写请求结果，具体过程可以看下下面的代码：
public abstract class Server {
private Listener listener = null;
private Responder responder = null;
private Handler[] handlers = null;
private class Listener extends Thread {
public Listener() throws IOException {
address = new InetSocketAddress(bindAddress, port);
// Create a new server socket and set to non blocking mode
acceptChannel = ServerSocketChannel.open();
acceptChannel.configureBlocking(false);
// Bind the server socket to the local host and port
bind(acceptChannel.socket(), address, backlogLength, conf, portRangeConfig);
port = acceptChannel.socket().getLocalPort(); //Could be an ephemeral port
// create a selector;
selector= Selector.open();
readers = new Reader[readThreads];
for (int i = 0; i < readThreads; i++) {
Reader reader = new Reader(
"Socket Reader #" + (i + 1) + " for port " + port);
readers[i] = reader;
reader.start();
}
// Register accepts on the server socket with the selector.
acceptChannel.register(selector, SelectionKey.OP_ACCEPT);
this.setName("IPC Server listener on " + port);
this.setDaemon(true);
}
public void run() {
while (running) {
doAccept(key);
}
}
void doAccept(SelectionKey key) throws InterruptedException, IOException, OutOfMemoryError {
Reader reader = getReader();
Connection c = connectionManager.register(channel);
key.attach(c); // so closeCurrentConnection can get the object
reader.addConnection(c);
}
private class Reader extends Thread {
public void run() {
doRunLoop();
}
private synchronized void doRunLoop() {
while (running) {
Connection conn = pendingConnections.take();
conn.channel.register(readSelector, SelectionKey.OP_READ, conn);
}
readSelector.select();
doRead(key);
}
void doRead(SelectionKey key) throws InterruptedException {
Connection c = (Connection)key.attachment();
count = c.readAndProcess();
}
}
}
public class Connection {
public int readAndProcess(){
processOneRpc(data.array());
}
private void processOneRpc(byte[] buf){
processRpcRequest(header, dis);
}
private void processRpcRequest(RpcRequestHeaderProto header,
DataInputStream dis) throws WrappedRpcServerException,
InterruptedException {
Call call = new Call(header.getCallId(), header.getRetryCount(),
rpcRequest, this, ProtoUtil.convert(header.getRpcKind()), header
.getClientId().toByteArray());
callQueue.put(call);
}
}
private class Handler extends Thread {
public void run() {
final Call call = callQueue.take();
value = call(call.rpcKind, call.connection.protocolName, call.rpcRequest,
call.timestamp);
setupResponse(buf, call, returnStatus, detailedErr,
value, errorClass, error);
responder.doRespond(call);
}
}
private class Responder extends Thread {
void doRespond(Call call) throws IOException {
processResponse(call.connection.responseQueue, true);
}
private boolean processResponse(LinkedList responseQueue,
boolean inHandler) throws IOException {
int numBytes = channelWrite(channel, call.rpcResponse);
done = true;
}
}
}
这里给出了一个比较完整版Server的rpc调用过程，从listener都构造函数开始，在他的构造函数中起了几个reader线程，当监听器收到访问请求的时候，由reader请请求中读取数据，reader中实际上调用的是connection的readAndProcess方法，在这个方法中，会往RPC server中的callQueue添加call对象，之后，handler这个家伙从队列中取出当前call，具体的处理过程，用到了Server类的call方法，这地方有些玄机，仔细跟过代码的人才知道，因为server的实例类不再是org.apache.hadoop.ipc.Server,而是Protobuf的一个实现类，org.apache.hadoop.ipc.RPC.Server，而且call方法是被重写过的，代码如下：
@Override
public Writable call(RPC.RpcKind rpcKind, String protocol,
Writable rpcRequest, long receiveTime) throws Exception {
return getRpcInvoker(rpcKind).call(this, protocol, rpcRequest,
receiveTime);
}
继续追踪下，差不多就可以到底了：
public class ProtobufRpcEngine implements RpcEngine {
public static class Server extends RPC.Server {
static class ProtoBufRpcInvoker implements RpcInvoker {
public Writable call(RPC.Server server, String protocol,
Writable writableRequest, long receiveTime) throws Exception {
ProtoClassProtoImpl protocolImpl = getProtocolImpl(server, protoName,clientVersion);
BlockingService service = (BlockingService) protocolImpl.protocolImpl;
result = service.callBlockingMethod(methodDescriptor, null, param);
return new RpcResponseWrapper(result);
}
}
}
这部分的代码也正是hadoop rpc与protobuf结合的地方，这地方在补充一点，protbufImpl就是NameNodeRpcServer初始化的时候，已经准备了，而且看懂ProtoBufRpcInvoker下的call方法，确实也是需要结合NameNodeRpcServer初始化过程来理解的。我朦朦胧胧的懂了。而且这地方的深入会让你看到一些本质的东西，举例的话，你会跟踪到ClientNamenodeProtocolServerSideTranslatorPB，然后是NameNodeRpcServer，再然后是FSNamesystem，最后你发现，服务端对文件系统的操作出自FSNamesystem。
继续回到handler中的run方法，call方法调用完了，就轮到Responder处理返回结果了。
整个过程就是这样了，需要说明点，上面写都东西有些可以确认没问题了，有些是个人结合书的一些总结，不一定对，仅供参考。