Thrift 个人实战--Thrift 网络服务模型

前言:
　　Thrift作为Facebook开源的RPC框架, 通过IDL中间语言, 并借助代码生成引擎生成各种主流语言的rpc框架服务端/客户端代码. 不过Thrift的实现, 简单使用离实际生产环境还是有一定距离, 本系列将对Thrift作代码解读和框架扩充, 使得它更加贴近生产环境. 本文主要讲解Thrift的高性能网络框架模型, 讲解各种网络模型的特点和区别.

Thrift 高性能网络服务模型
1). TServer类层次体系

TSimpleServer/TThreadPoolServer是阻塞服务模型
TNonblockingServer/THsHaServer/TThreadedSelectotServer是非阻塞服务模型(NIO)

2). TServer抽象类的定义
内部静态类Args的定义, 用于TServer类用于串联软件栈(传输层, 协议层, 处理层)

public abstract class TServer {
　　public static class Args extends AbstractServerArgs<Args> {
　　　　public Args(TServerTransport transport) {
　　　　　　super(transport);
　　　　}
　　}

　　public static abstract class AbstractServerArgs<T extends AbstractServerArgs<T>> {
　　　　public AbstractServerArgs(TServerTransport transport);
　　　　public T processorFactory(TProcessorFactory factory);
　　　　public T processor(TProcessor processor);
　　　　public T transportFactory(TTransportFactory factory);
　　　　public T protocolFactory(TProtocolFactory factory);
　　}
}

TServer类定义的抽象类

public abstract class TServer {
　　public abstract void serve();
　　public void stop();

　　public boolean isServing();
　　public void setServerEventHandler(TServerEventHandler eventHandler);
}

评注:

　　抽象函数serve由具体的TServer实例来实现, 而并非所有的服务都需要优雅的退出, 因此stop没有被定义为抽象

3). TSimpleServer
TSimpleServer实现, 正如其名Simple, 其实现非常的简单, 是个单线程阻塞模型, 只适合测试开发使用
抽象的代码可简单描述如下:

// *) server socket进行监听
serverSocket.listen();
while ( isServing() ) {
　　// *) 接受socket链接
　　client = serverSocket.accept();
　　// *) 封装处理器
　　processor = factory.getProcess(client);
　　while ( true ) {
　　　　// *) 阻塞处理rpc的输入/输出
　　　　if ( !processor.process(input, output) ) {
　　　　　　break;	
　　　　}	
　　}
}

4). ThreadPoolServer
ThreadPoolServer解决了TSimple不支持并发和多连接的问题, 引入了线程池. 实现的模型是One Thread Per Connection

线程池代码片段:

  private static ExecutorService createDefaultExecutorService(Args args) {
    SynchronousQueue<Runnable> executorQueue =
      new SynchronousQueue<Runnable>();
    return new ThreadPoolExecutor(args.minWorkerThreads,
                                  args.maxWorkerThreads,
                                  60,
                                  TimeUnit.SECONDS,
                                  executorQueue);
  }

评注:
　　采用同步队列(SynchronousQueue), 线程池采用能线程数可伸缩的模式.
主线程循环

setServing(true);
while (!stopped_) {
　　try {
　　　　TTransport client = serverTransport_.accept();
　　　　WorkerProcess wp = new WorkerProcess(client);
　　　　executorService_.execute(wp);
　　} catch (TTransportException ttx) {
　　}
}

评注:
　　拆分了监听线程(accept)和处理客户端连接的工作线程(worker), 监听线程每接到一个客户端, 就投给线程池去处理. 这种模型能提高并发度, 但并发数取决于线程数, IO依旧阻塞, 从而限制该服务的服务能力.

5). TNonblockingServer
TNonblockingServer采用NIO的模式, 借助Channel/Selector机制, 采用IO事件模型来处理.

private void select() {
　　try {
　　　　selector.select();	// wait for io events.
　　　　// process the io events we received
　　　　Iterator<SelectionKey> selectedKeys = selector.selectedKeys().iterator();
　　　　while (!stopped_ && selectedKeys.hasNext()) {
　　　　　　SelectionKey key = selectedKeys.next();
　　　　　　selectedKeys.remove();
　　　　　　if (key.isAcceptable()) {
　　　　　　　　handleAccept(); // deal with accept
　　　　　　} else if (key.isReadable()) {
　　　　　　　　handleRead(key);	// deal with reads
　　　　　　} else if (key.isWritable()) {
　　　　　　　　handleWrite(key); // deal with writes
　　　　　　} 
　　　　}
　　} catch (IOException e) {
　　}
}

评注:

　　select代码里对accept/read/write等IO事件进行监控和处理, 唯一可惜的这个单线程处理. 当遇到handler里有阻塞的操作时, 会导致整个服务被阻塞住.

6). THsHaServer
鉴于TNonblockingServer的缺点, THsHa引入了线程池去处理, 其模型把读写任务放到线程池去处理.
HsHa是: Half-sync/Half-async的处理模式, Half-aysnc是在处理IO事件上(accept/read/write io), Half-sync用于handler对rpc的同步处理上.

7). TThreadedSelectorServer
TThreadedSelectorServer是最成熟,也是被业界所推崇的RPC服务模型
TThreadedSelectorServer是对以上NonblockingServer的扩充, 其分离了Accept和Read/Write的Selector线程, 同时引入Worker工作线程池. 它也是种Half-sync/Half-async的服务模型.

总结:

　　MainReactor就是Accept线程, 用于监听客户端连接, SubReactor采用IO事件线程(多个), 主要负责对所有客户端的IO读写事件进行处理. 而Worker工作线程主要用于处理每个rpc请求的handler回调处理(这部分是同步的).

问题:

　　这边提几个小小的问题, 考考读者?
　　1). Java NIO中 Selector采用什么方式实现? c++中的select/poll/epool? 如果是epool的话, 采用的是水平触发,还是边缘触发?
　　2). 这边非阻塞模型是HsHa, 有没有全异步的模式? 为何通用的模型是采用TThreadedSelectorServer这种模式呢?
　　期待你的回答, 也敬请关注后续的文章.