Hadoop之RPC

       Hadoop的RPC主要是通过Java的动态代理（Dynamic Proxy）与反射（Reflect）实现，代理类是由java.lang.reflect.Proxy类在运行期时根据接口，采用Java反射功能动态生成的，并且结合java.lang.reflect.InvocationHandler来处理客户端的请求，当用户调用这个动态生成的实现类时，实际上是调用了InvocationHandler实现类的invoke方法。RPC源代码在org.apache.hadoop.ipc下，有以下几个主要类： 

    Client: 客户端，连接服务器、传递函数名和相应的参数、等待结果；

    Server:服务器端，主要接受Client的请求、执行相应的函数、返回结果；

    VersionedProtocol:通信双方所遵循契约的父接口；

    RPC：RPC通信机制，主要是为通信的服务方提供代理。

　　1.通信双方遵循的契约

    要通过RPC服务进行通信，服务的提供方必须实现某个接口，而这个即可是VersionedProtocol的子类，诸如：

InterTrackerProtocol，它是TaskTracker与JobTracker进行通信所遵循的契约，JobTracker是一个Server，它必须实现这个接口；

JobSubmissionProtocol,它是JobTracker与JobClient通讯所遵循的契约，JobClient利用契约中的方法可以提交作业去执行， 并且得到当前系统的状态；

DatanodeProtocol，利用此契约，DataNode可以向NameNode汇报自己的块状态以及负载情况。

InterDatanodeProtocol，DataNode之间利用此契约可以更新数据块。

其它的接口在此不再一一赘述。

    2.Hadoop中RPC通信原理 

　　我们通过TaskTracker与JobTracker的通信来剖析其通信过程，JobTracker的代理是通过下面的方法得到的，

 this.jobClient = (InterTrackerProtocol) 
    UserGroupInformation.getLoginUser().doAs(
        new PrivilegedExceptionAction<Object>() {
      public Object run() throws IOException {
        return RPC.waitForProxy(InterTrackerProtocol.class,
            InterTrackerProtocol.versionID,
            jobTrackAddr, fConf);
      }
    });

　　它是通过调用RPC类中的静态方法waitForProxy()方法而得到了InterTrackerProtocol的一个代理，借助于这个代理对象，TaskTracker就可以与JobTracker进行通信了。

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

　　跟踪Hadoop的源代码，我们可以发现PRC.waitForProxy()最终是调用的Proxy.newProxyInstance（）来创建一个代理对象，第一个参数是类加载器(代理类在运行的过程中动态生成)，第二个参数是要实现的代理类的接口，第三个参数是InvokercationHandler接口的子类，最终调用的也就是InvokercationHandler实现类的的invoker（）方法。

  private static class Invoker implements InvocationHandler {
    private Client.ConnectionId remoteId;
    private Client client;
.....

    public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args)
      throws Throwable {
      final boolean logDebug = LOG.isDebugEnabled();
      long startTime = 0;
      if (logDebug) {
        startTime = System.currentTimeMillis();
      }

      ObjectWritable value = (ObjectWritable)
        client.call(new Invocation(method, args), remoteId);
      if (logDebug) {
        long callTime = System.currentTimeMillis() - startTime;
        LOG.debug("Call: " + method.getName() + " " + callTime);
      }
      return value.get();
    }
    
....
  }

　　我们可以看到，InvocationHandler的实现类Invoker中主要包含两个成员变量即remoteId（唯一标识RPC的服务器端）、Client（通过工厂模式得到的客户端），invoke（）方法中最重要的就是下面的语句：

ObjectWritable value = (ObjectWritable)client.call(new Invocation(method, args), remoteId);

　　其中call方法的第一个参数封装调用方法和参数并实现Writable接口的对象，以便于在分布式环境中传输，第二个参数勿需多言，它就用于唯一标识RPC Server，也就是与指定的Server进行通信。call方法的核心代码如下：

  public Writable call(Writable param, ConnectionId remoteId)  throws InterruptedException, IOException {
    Call call = new Call(param);
    Connection connection = getConnection(remoteId, call);//请看下面的说明
    connection.sendParam(call);                 // 将参数封装成一个call对象发送给Server
    boolean interrupted = false;
    synchronized (call) {
      while (!call.done) {
        try {
          call.wait();                           // 等待Server发送的内容
        } catch (InterruptedException ie) {
          // save the fact that we were interrupted
          interrupted = true;
        }
      }
...
        return call.value;
  }

　　其中竟然出现了一个Call对象，我们看到此方法返回的结果是call对象的一个成员变量，也就是说Call封装了Client的请求以及Server的响应，synchronized的使用会同步Client的请求以及Server的响应。通Connection对象的sendParam方法可以将请求发送给Server,那么Connection又是什么呢？

   private Connection getConnection(ConnectionId remoteId,Call call) throws IOException, InterruptedException {
    do {
      synchronized (connections) {
        connection = connections.get(remoteId);
        if (connection == null) {
          connection = new Connection(remoteId);
          connections.put(remoteId, connection);
        }
      }
    } while (!connection.addCall(call));
    
...
    connection.setupIOstreams();
    return connection;
  }

　　其实Connection是扩展Thread而得到的一个线程，最终把所有的connection对象都放入到一个Hashtable中，同一个ConnectionId的Connection可以复用，降低了创建线程的开销。connection.setupIOstreams()用于在真正的建立连接，并将RPC的header写入到输出流中，通过start方法启动线程，其核心代码如下所示：

  public void run() {
      while (waitForWork()) {//等到可以读响应时返回true
        receiveResponse();
}    　　

　　receiveResponse方法主要是从输入流反序列化出value，并将其封装在call对象中，这样client端就得到了server的响应，核心代码如下：

private void receiveResponse() {
          try {
        int id = in.readInt();                  // 读取连接id，以便从calls中取出相应的call对象
        Call call = calls.get(id);
        int state = in.readInt();     // 读取输入流的状态
        if (state == Status.SUCCESS.state) {
          Writable value = ReflectionUtils.newInstance(valueClass, conf);
          value.readFields(in);                 // read value
          call.setValue(value);
          calls.remove(id);
        } 
...
    }

才疏学浅，错误之处在所难免，恳请各位予以指正。。