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Hadoop源码学习笔记——Socket到RPC调用

Hadoop是一个分布式程序,分布在多台机器上运行,事必会涉及到网络编程。那这里如何让网络编程变得简单、透明的呢?超人学院吴超老师为你讲解:网络编程中,首先我们要学的就是Socket编程,这是网络编程中最底层的程序接口,分为服务器端和客户端,服务器负责监听某个端口,客户端负责连接服务器上的某个端口,一旦连接通过后,服务器和客户端就可以双向通讯了。
方法/步骤
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1.   ServerSocket server = new ServerSocket(8111);2.   Socket socket = server.accept();3.    4.   //由Socket对象得到输入流,并构造相应的BufferedReader对象5.   BufferedReader is = new BufferedReader(new InputStreamReader(socket.getInputStream()));6.   //由Socket对象得到输出流,并构造PrintWriter对象7.   PrintWriter os = new PrintWriter(socket.getOutputStream());8.    9.   while(true){10.     String inline = is.readLine();11.     System.out.println(' 收到信息:' + inline);12.     //服务器反回13.     os.println('serverSend:' + inline);14.     os.flush();15.     if (inline == 'bye')16.  break;17.  }18.  os.close();19.  is.close();20.  socket.close();21.  server.close();22.  System.out.println('服务器退出');

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1.   Socket socket = new Socket('127.0.0.1',8111);2.    3.   //由Socket对象得到输入流,并构造相应的BufferedReader对象4.   BufferedReader is = new BufferedReader(new InputStreamReader(socket.getInputStream()));5.   //由Socket对象得到输出流,并构造PrintWriter对象6.   PrintWriter os = new PrintWriter(socket.getOutputStream());7.   BufferedReader sin=new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));8.   while(true){9.      System.out.println('请输入:');10.     String line = sin.readLine();11.     os.println(line);12.     os.flush();13.     String inline = is.readLine();14.     System.out.println('服务器获取值:' + inline);15.     if (line=='bye')16.        break;17.  }18.  os.close();19.  is.close();20.  socket.close();21.  System.out.println('客户端退出');

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这两段代码分别帖入两个类中,分开执行,先执行服务器端,再执行客户端,就可以互发消息了。观察下代码,发现代码中下面4~20行逻辑是一至的,都是通过流来通讯,所以Socket中不同的是开始地方,服务器是通过server.accept()来获取Socket,而客户端是通过直接创建Socket对象的。这段代码,其本运行是没问题的,但存在一个问题,就是当客户端接入时服务器端的accept函数才走下去,不然的话,会一直处于卡死等待状态。包括getInputStream函数,也会等待双方接通后,才往下走。除非等到客户端接入,或中断。当然有人会说,可以引入多线程啊,没错,是可以,但是想一下,是不是每个客户接入都得有一个线程? 否则少一个线程,就会有一堆的卡着。所以这种方式不适合在大最客户端接入的情况。 在JDK1.4引入了非阻塞的通信方式,这样使得服务器端只需要一个线程就能处理所有客户端socket的请求。下面是几个需要用到的核心类:·         ServerSocketChannel: ServerSocket 的替代类, 支持阻塞通信与非阻塞通信.·         SocketChannel: Socket 的替代类, 支持阻塞通信与非阻塞通信.·         Selector: 为ServerSocketChannel 监控接收客户端连接就绪事件, 为 SocketChannel 监控连接服务器就绪, 读就绪和写就绪事件.·         SelectionKey: 代表 ServerSocketChannel 及 SocketChannel 向 Selector 注册事件的句柄. 当一个 SelectionKey 对象位于Selector 对象的 selected-keys 集合中时, 就表示与这个 SelectionKey 对象相关的事件发生了.在SelectionKey 类中有几个静态常量· SelectionKey.OP_ACCEPT->客户端连接就绪事件 等于监听serversocket.accept()返回一个socket· SelectionKey.OP_CONNECT->准备连接服务器就绪跟上面类似,只不过是对于socket的相当于监听了socket.connect()· SelectionKey.OP_READ->读就绪事件, 表示输入流中已经有了可读数据, 可以执行读操作了· SelectionKey.OP_WRITE->写就绪事件所以服务器端代码就可以升一下级了,变成如下:1.   public class SocketChannelTest implements Runnable {2.    3.      @Override4.      public void run() {5.         while (true) {6.            try {7.               selector.select();8.               Set keys = selector.selectedKeys();9.               Iterator iter = keys.iterator();10.              SocketChannel sc;11.              while (iter.hasNext()) {12.                 SelectionKey key = iter.next();13.                 if (key.isAcceptable())14.                    ; // 新的连接15.                 else if (key.isReadable())16.                    ;// 可读17.                 iter.remove(); // 处理完事件的要从keys中删去18.              }19.           } catch (Exception e) {20.              e.printStackTrace();21.           }22.        }23.     }24.     static Selector selector;25.   26.     public static void main(String[] args) throws IOException,27.           InterruptedException {28.        selector = Selector.open(); // 静态方法 实例化selector29.        ServerSocketChannel serverChannel = ServerSocketChannel.open();30.        serverChannel.configureBlocking(false); // 设置为非阻塞方式,如果为true 那么就为传统的阻塞方式31.        serverChannel.socket().bind(new InetSocketAddress(8001)); // 绑定IP 及 端口32.        serverChannel.register(selector, SelectionKey.OP_ACCEPT); // 注册33.                                                     // OP_ACCEPT事件34.        Thread thd = new Thread(new SocketChannelTest());35.        thd.start();// 开启线程 处理请求36.        thd.join();37.     }38.  }

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好,这样通讯代码简化了。但继续想,我们通讯的目的是什么?客户端发一个指令,服务器执行一些内容,然后把结果返回给客户端。这不就像调用一下函数么,调用函数名、传入参数、返回值。这个就称之为远程方法调用(RPC Remote Procedure Call Protocol),毫无疑问,这个RPC实现肯定是基于上面的这个Socket的。至于具体如何实现呢,我们看下面的分解。在看实现之前,我们先看一下,这个RPC是如何用的,如何做到调用透明的:我们在src下新建一个RPCTest的包,定义一个功能接口IRPCTestEntity.java:1.   package RPCTest;2.   import org.apache.hadoop.ipc.VersionedProtocol;3.   public interface IRPCTestEntity  extends VersionedProtocol {4.       int Calc(int x,int y);5.   }该接口中有一个Calc的函数。定义一个实现类RPCTestEntity.java:1.   package RPCTest;2.   import java.io.IOException;3.   public class RPCTestEntity implements IRPCTestEntity{4.      @Override5.      public long getProtocolVersion(String protocol, long clientVersion)  throws IOException {6.         return 0;7.      }8.    9.      public int Calc(int x,int y){10.        int z =0 ;11.        z = x + y;12.        return z;13.     }14.   15.  }这个类中实现了Calc函数,执行内容为将x,y相加,将和返回。我们再定义一个服务器类(RPCTestSvr.java),将该实现类注册成RPC服务:1.   package RPCTest;2.   import java.io.IOException;3.    4.   public class RPCTestSvr {5.      public static void main(String[] args) throws IOException, InterruptedException {6.         RPCTestEntity obj = new RPCTestEntity();7.         Configuration conf = new Configuration();8.         Server server = RPC.getServer(obj, '', 9001, conf);9.         server.start();10.        server.join();11.     }12.  }代码比较简单,定义了一个RPCTestEntity的实体,然后RPC创建一个Server,传入实体对象,然后这个服务就调用join卡住,用于不断接收请求。 创建完后,就可把这个'服务器'启动起来了。再创建一个客户端(RPCTestClient.java):1.   package RPCTest;2.    3.   import java.io.IOException;4.   import java.net.InetSocketAddress;5.    6.   import org.apache.hadoop.conf.Configuration;7.   import org.apache.hadoop.ipc.RPC;8.   import org.apache.hadoop.ipc.VersionedProtocol;9.    10.  public class RPCTestClient {11.     public static void main(String[] args) throws IOException {12.        InetSocketAddress addr = new InetSocketAddress('127.0.0.1',9001);13.        Configuration conf = new Configuration();14.        VersionedProtocol obj = RPC.getProxy(IRPCTestEntity.class, 0, addr, conf);15.        IRPCTestEntity ent = (IRPCTestEntity)obj;16.        int x = ent.Calc(5, 6);17.        System.out.println(x);18.     }19.  }这里,我们通过RPC.getProxy函数获了一个IRPCTestEntity的接口实例,然后就可以直接调用了。运行后,发现这个值马上返回了过来,同时在'服务器'端也会收到一定的请求信息。说明两者之间通了。仔细看,这个客户端中,整个过程就没有涉及到RPCTestEntity这个实现的实体,换句话说,客户端产生的是一个虚拟的实现类,然后调用起来了。 OK,示例程序跑起来了,也带给我们几个问题,1、这个客户端中的obj是什么对象?2、为什么我们调用obj对象中的函数(Calc)会跑到服务器上运行,如何实现的? 底层的通讯,我们是知道的,肯定用socket,用它能够传递各种数据。如何与函数关联呢? 我们进入getProxy函数,                                             我们看到这个getProxy函数中,返回了VersionedProtocol接口的对象,从字面意思,这个Proxy意为代理, 所以我们得到的obj就是一个代理类。同时也看出,要作为RPC处理对象,这个接口必实现VersionedProtocol(简单地看下里面,只有一个函数,返回版本号,是用于判断双方版本所用,只有版本匹配,才能调用)。其创建可以看到,用到了:Proxy.newProxyInstance(protocol.getClassLoader(), new Class[] { protocol },new Invoker(addr, ticket, conf, factory));然后这个代理类,就自动实现了伟放的protocol这个接口类型。然后当我们调用代理类中的函数时,这个传入的Invoker类,就会收到通知,通知里包含了调用信息,我们进入Invoker中看一下:private static class Invoker implements InvocationHandler这是一个写在RPC类中的内部类,且是私有的,意思就是只为这个RPC调用,其实现的规定接口InvocationHandler,那么就要实现规定的函数Invoke咯:1.   public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args)2.        throws Throwable {3.        final boolean logDebug = LOG.isDebugEnabled();4.        long startTime = 0;5.        if (logDebug) {6.          startTime = System.currentTimeMillis();7.        }8.    9.        ObjectWritable value = (ObjectWritable)10.         client.call(new Invocation(method, args), address,11.                     method.getDeclaringClass(), ticket);12.       if (logDebug) {13.         long callTime = System.currentTimeMillis() - startTime;14.         LOG.debug('Call: ' + method.getName() + '' + callTime);15.       }16.       return value.get();17.     }这个invoke函数,就是当我们调用代理类中的函数(obj.Calc)时,会收到的请求,看下参数,传入的有,Method(函数),args(参数),一应俱全,有了这些内容后,就可以调用底层的Socket,将这些信息打包起来(放入的Invocation类)中,一并发向服务器中。同时,服务器端中,就比较容易了,在收到请求后,就可以解析出要调用的函数和参数,然后通过反射来调用在服务器一开始注册上的对象中的函数,再将返回值通过Socket传回客户端,再由这个invoke函数将值返回。 OK,这个几个点想通了,整个过程就容易理解了。总之:服务器端——注册服务:RPC.getServer(obj, '', 9001, conf);客户端——取得代理类:obj = RPC.getProxy()通过这样的包装后,网络访问就非常透明了。

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