hbase之RPC详解
Hbase的RPC主要由HBaseRPC、RpcEngine、HBaseClient、HBaseServer、VersionedProtocol 5个概念组成。
1、HBaseRPC是hbase RPC的实现类，核心方法：
1）、RpcEngine getProtocolEngine()：返回RpcEngine对象
2）、<T extends VersionedProtocol> T waitForProxy()：调用RpcEngine的getProxy()方法，返回一个远程代理对象，比如：第一次访问HRegionServer时需要执行该方法，设置代理后，会缓存该对象到HConnectionImplementation中。
2、RpcEngine接口，其实现类：WritableRpcEngine，核心方法：
1）、VersionedProtocol getProxy()：返回代理对象，HRegionServer和HMaster均是VersionedProtocol的实现类，即返回的对象可代理执行HRegionServer和HMaster的方法；
2）、Object[] call()：调用程序接口，最终是经过HBaseClient的内部类Connection通过socket方式完成；
3）、RpcServer getServer()：返回RpcServer的实现类，有一个抽象实现： HBaseServer和HBaseServer的子类：WritableRpcEngine.Server。
4）、stopProxy()
3、HBaseClient：RPC的client端实现，最核心的方法是call()，通过该方法可执行服务端的方法，该类中有一个重要的内部类：HBaseClient.Connection，该类封装了socket，具体原理就是把要执行的方法通过socket告诉服务端，服务端通过HBaseServer类从socket中读出client端的调用方法，然后执行相关类的相应方法，结果再通过socket传回。
4、HBaseServer：RPC的server端实现，HBaseServer有两个重要的内部类，一个是HBaseServer.Connection，另一个是Handler类，这里的Connection从socket中读出call方法并放入callQueue队列中，Handler类从该队列中取出call方法（比如：scan查询时执行的一次next()，该方法会执行到服务端HRegionServer的next()，这里next就是call方法）并执行，结果通过socket输出给client端，Handler是Thread的子类，在RS启动时就会创建所有的Handle线程，然后一直执行，具体的handler线程数可以通过配置项hbase.regionserver.handler.count配置，默认是10。
5、VersionedProtocol，该接口的类图如下：
可进行RPC调用的类必须是该接口的实现类，hbase client、 RS、Master相互之间的访问总结为：
HBase Client 通过HMasterInterface接口访问HMasterServer，通过HRegionInterface接口访问HRegionServer；
HRegionServer通过HMasterRegionInterface接口访问HMasterServer；
HMaster通过HRegionInterface接口访问HRegionServer，在访问RS时Master就是HBase Client的角色。
以scan查询为例画时序图，通过时序图详细理解HBase的RPC调用过程
关于HBase的RPC一些知识补充如下：
1、HBaseClient缓存了HBaseClient.Connection，默认一个client应用与每个RS均只有一个socket链接，可以通过以下两个配置项修改：
1)、hbase.client.ipc.pool.type：默认为RoundRobin，共三种，如下：
// PoolMap类的createPool方法，在HBaseClient缓存connection时会调用，从pool中获取connection时，如果缓存的数量没有达到poolMaxSize，
//则会返回null，从而创建新的connection对象 protected Pool<V> createPool() { switch (poolType) { case Reusable: return new ReusablePool<V>(poolMaxSize); //复用的池 case RoundRobin: return new RoundRobinPool<V>(poolMaxSize); //轮询 case ThreadLocal: return new ThreadLocalPool<V>(); //本地线程 } return null; } //PoolMap.RoundRobinPool类的get方法，缓存的数量没有达到poolMaxSize，则会返回null，这时会创建新的connection对象，不同的poolType有不同的实现，
//比如：ReusablePool的get方法是：return poll(); public R get() { if (size() < maxSize) { return null; } nextResource %= size(); R resource = get(nextResource++); return resource; }
2）、hbase.client.ipc.pool.size：socket链接池大小，默认为1
2、详解HBaseClient的getConnection()方法：
//HBaseClient的getConnection方法，默认一个regionserver和一个master均只会建立一个socket链接，
//可以通过修改hbase.client.ipc.pool.size（默认值为1）增加socket链接数，可参看本文档上面几行的内容 protected Connection getConnection(InetSocketAddress addr, Class<? extends VersionedProtocol> protocol, User ticket, int rpcTimeout, Call call) throws IOException, InterruptedException { if (!running.get()) { throw new IOException("The client is stopped"); } Connection connection; //一个regionserver对应一个ConnectionId ConnectionId remoteId = new ConnectionId(addr, protocol, ticket, rpcTimeout); synchronized (connections) { //connections是PoolMap类的实例，如果connections中remoteId对应的链接数量小于hbase.client.ipc.pool.size的配置值则会返回null connection = connections.get(remoteId); if (connection == null) { connection = createConnection(remoteId); //一个regionserver对应一个ConnectionId connections.put(remoteId, connection); } } connection.addCall(call); //如果没有socket链接则建立socket链接 connection.setupIOstreams(); return connection; } //ConnectionId的equals方法 public boolean equals(Object obj) { if (obj instanceof ConnectionId) { ConnectionId id = (ConnectionId) obj; return address.equals(id.address) && protocol == id.protocol && ((ticket != null && ticket.equals(id.ticket)) || (ticket == id.ticket)) && rpcTimeout == id.rpcTimeout; } return false; } //HBaseClient内部类：Connection的setupIOstreams方法，在getConnection()中被调用 protected synchronized void setupIOstreams() throws IOException, InterruptedException { //如果有可用的socket对象则直接返回 if (socket != null || shouldCloseConnection.get()) { return; } if (failedServers.isFailedServer(remoteId.getAddress())) { IOException e = new FailedServerException( "This server is in the failed servers list: " + remoteId.getAddress()); markClosed(e); close(); throw e; } try { setupConnection(); this.in = new DataInputStream(new BufferedInputStream (new PingInputStream(NetUtils.getInputStream(socket)))); this.out = new DataOutputStream (new BufferedOutputStream(NetUtils.getOutputStream(socket))); writeHeader(); // update last activity time touch(); // start the receiver thread after the socket connection has been set up start(); } catch (Throwable t) { failedServers.addToFailedServers(remoteId.address); IOException e; if (t instanceof IOException) { e = (IOException)t; } else { e = new IOException("Could not set up IO Streams", t); } markClosed(e); close(); throw e; } } //HBaseClient内部类：Connection的setupConnection方法，在setupIOstreams ()中被调用 //在这里创建socket对象 protected synchronized void setupConnection() throws IOException { short ioFailures = 0; short timeoutFailures = 0; while (true) { try { this.socket = socketFactory.createSocket(); this.socket.setTcpNoDelay(tcpNoDelay); this.socket.setKeepAlive(tcpKeepAlive); // connection time out is 20s NetUtils.connect(this.socket, remoteId.getAddress(), getSocketTimeout(conf)); if (remoteId.rpcTimeout > 0) { pingInterval = remoteId.rpcTimeout; // overwrite pingInterval } this.socket.setSoTimeout(pingInterval); return; } catch (SocketTimeoutException toe) { /* The max number of retries is 45, * which amounts to 20s*45 = 15 minutes retries. */ handleConnectionFailure(timeoutFailures++, maxRetries, toe); } catch (IOException ie) { handleConnectionFailure(ioFailures++, maxRetries, ie); } } }
3、Hbase有三个链接类：
org.apache.hadoop.hbase.client.HConnection
org.apache.hadoop.hbase.ipc.HBaseClient.Connection
org.apache.hadoop.hbase.ipc.HBaseServer.Connection
l HConnection接口
实现类：HConnectionImplementation，该链接是client与hbase集群这个层面的链接对象，一个集群的一个client就一个该链接对象，在该对象持有
1) RpcEngine对象
2) ZooKeeperWatcher 对象
3) master的RPC代理对象：HMasterInterface
4) regionserver的RPC代理对象：HRegionInterface（一个rs对应一个HRegionInterface代理对象）
5) 缓存的region的location信息
6) 线程池batchPool，batchPool用于HTable的如下方法：
其中批量get查询api：get(List<Get> gets)会调用batch方法，而单条查询get不会，只要是可能涉及多个regionserver的操作均会使用多线程处理，像批量get、批量delete、put，scan一次只能查询一个RS，因此虽然功能上是批量查询数据，但是不需要线程池。
有两个地方均可能创建该批量操作的线程池（注意是线程池不是连接池），分别是HTablePool和HConnectionImplementation，如果通过HTablePool获取HTable对象则采用HTablePool的线程池，如果采用HConnectionImplementation获取HTable对象，则采用HConnectionImplementation的线程池，这个取决于hbase client程序的用法，HTablePool已经是不推荐的方式，0.94.12的版本推荐通过HConnection获取HTable。
// HTable的默认线程池，HTablePool每次创建HTable时均会创建一个直接提交的线程池（采用SynchronousQueue队列），该线程池的特点是不会缓存任务，
//有任务会直接执行，缺点是：如果并发大会导致同时存活大量的线程，优点是不会缓存任务，从而不会存在任务堆积过多导致jvm内存暴涨，不过开启过多的线程也会导致大量的消耗内存 private static ThreadPoolExecutor getDefaultExecutor(Configuration conf) { int maxThreads = conf.getInt("hbase.htable.threads.max", Integer.MAX_VALUE); if (maxThreads == 0) { maxThreads = 1; // is there a better default? } long keepAliveTime = conf.getLong("hbase.htable.threads.keepalivetime", 60); ThreadPoolExecutor pool = new ThreadPoolExecutor(1, maxThreads, keepAliveTime, TimeUnit.SECONDS, new SynchronousQueue<Runnable>(), Threads.newDaemonThreadFactory("hbase-table")); pool.allowCoreThreadTimeOut(true); return pool; } // HConnectionImplementation的默认线程池 private ExecutorService getBatchPool() { if (batchPool == null) { // shared HTable thread executor not yet initialized synchronized (this) { if (batchPool == null) { int maxThreads = conf.getInt("hbase.hconnection.threads.max", Integer.MAX_VALUE); if (maxThreads == 0) { maxThreads = Runtime.getRuntime().availableProcessors(); } long keepAliveTime = conf.getLong("hbase.hconnection.threads.keepalivetime", 60); this.batchPool = new ThreadPoolExecutor(Runtime.getRuntime().availableProcessors(), maxThreads, keepAliveTime, TimeUnit.SECONDS, new SynchronousQueue<Runnable>(), Threads.newDaemonThreadFactory("hbase-connection-shared-executor")); ((ThreadPoolExecutor) this.batchPool).allowCoreThreadTimeOut(true); } this.cleanupPool = true; } } return this.batchPool; }
由源码可以看出：
两个线程池均是采用的直接提交线程池，唯一区别是创建ThreadPoolExecutor对象时指定的corePoolSize不一样，HTablePool是1，HConnection是Runtime.getRuntime().availableProcessors()。
l HBaseClient.Connection和HBaseServer.Connection
这两个Connection链接类是对socket的封装，HBaseClient.Connection类的实例数默认等于1个Master+ RS个数，可以通过hbase.client.ipc.pool.size配置，默认为1，如果是2则client与Master和每个RS均有两个Connection类的实例，也可理解为有2个socket链接，也可配置hbase.client.ipc.pool.type（默认为轮询）修改socket连接池的类型。
总之：HConnection缓存HMasterInterface和HRegionInterface的RPC代理对象，HMasterInterface和HRegionInterface的RPC代理对象最终均是通过Connection类建立的socket与服务端通信， master和每个RS均只对应一个RPC代理对象，每个RPC代理对象默认对应一个Connection对象，一个Connection对象持有一个socket链接。
4、关于参数hbase.regionserver.lease.period：RS的租凭期，RS的租凭设计用于当client端持有RS资源的场景，主要用于scan操作，RS会为client端保留scanner对象，以便多次交互，默认60秒，客户端必须在该时间内向RS发送心跳信息，否则RS认为client是deaded，超过该时间请求RS时，RS会抛出异常，对于scan操作一次next读取相当于一次心跳（参看：Leases类），在client端用该时间作为scan查询时每次next()的超时时间。
5、关于hbase.rpc.timeout配置：每次RPC的超时时间，默认为60000，如果没有超时则等待1s后再重试，直到超时或者重试成功，起三个作用：
1) Socket读数据的超时时间。如果超过超时值，将引发 java.net.SocketTimeoutException具体解释请参考：java.net.Socket.setSoTimeout()的API
2) 控制整个HBaseRPC.waitForProxy()方法的超时时间，在该方法中RPC远程执行HRegionServer的getProtocolVersion()方法，检查client和server端的协议版本，这个过程的总时间不能超过该配置时间，在RPC的过程中涉及建立socket链接和socket通信，因此该时间应该大于或者等于建立链接(ipc.socket.timeout)的时间（socket 通信时间=整体时间），如果小于建立链接的时间，则多导致无用的建立链接等待，就算建立成功但是也会因为整体超时后抛出异常。
3) 在定位root表所在的regionserver地址时，会从zk中获取root表的regionserver信息，该过程的超时时间由该参数控制，当zk不可用等原因时，会返回null，这时就会阻塞直到超时，这个设计应该是有问题，阻塞没有任何意义。
HBaseRPC有setRpcTimeout()方式，在一些场景会通过该方法修改rpc超时时间，通过HBaseRPC的如下方法可以看出，hbase最终采用的时间是编程方式制定的超时时间与hbase.rpc.timeout配置的时间中的最小时间：
//HBaseRPC public static void setRpcTimeout(int rpcTimeout) { HBaseRPC.rpcTimeout.set(rpcTimeout); } //HBaseRPC public static int getRpcTimeout(int defaultTimeout) {// defaultTimeout即hbase.rpc.timeout配置的时间 return Math.min(defaultTimeout, HBaseRPC.rpcTimeout.get()); } //WritableRpcEngine public <T extends VersionedProtocol> T getProxy( Class<T> protocol, long clientVersion, InetSocketAddress addr, Configuration conf, int rpcTimeout) throws IOException { T proxy = (T) Proxy.newProxyInstance( protocol.getClassLoader(), new Class[] { protocol }, new Invoker(client, protocol, addr, User.getCurrent(), conf, HBaseRPC.getRpcTimeout(rpcTimeout))); }
通过编程方式设置rpc超时时间的操作只来自ServerCallable类的beforeCall()方法：
public void beforeCall() { this.startTime = EnvironmentEdgeManager.currentTimeMillis(); int remaining = (int)(callTimeout - (this.startTime - this.globalStartTime)); if (remaining < MIN_RPC_TIMEOUT) { remaining = MIN_RPC_TIMEOUT; } HBaseRPC.setRpcTimeout(remaining); }
scan、get、delete等上十个与server交互的操作类均是通过ServerCallable实现。
6、HBase中client与server的socket连接是通过hadoop的org.apache.hadoop.net.NetUtils类实现，在hadoop的1.2.1版本中NetUtils类是基于nio实现socket通信的。
7、关于ipc.socket.timeout：默认20s，该参数控制java.nio.channels.Selector的select(timeout)超时时间，如果20s通道没有就绪则抛出超时异常，也即是socket建立连接的超时时间，读数据的超时时间由hbase.rpc.timeout配置。
8、HBaseClient的call方法
public Writable call(Writable param, InetSocketAddress addr, Class<? extends VersionedProtocol> protocol, User ticket, int rpcTimeout) { Call call = new Call(param); Connection connection = getConnection(addr, protocol, ticket, rpcTimeout, call); connection.sendParam(call); // send the parameter while (!call.done) { try { //如果远端调用没有执行完，则会每隔1s钟检查一次，可见是比较低效的。 call.wait(1000); } catch (InterruptedException ignored) { interrupted = true; } }
posted on 2019-12-09 14:58 cxhfuujust 阅读(1861) 评论(0) 编辑 收藏 举报
