Dubbo网络通讯协议

1. 前言

前面已经分析了Dubbo是如何暴露以及引用远程服务的，接下来自然是服务调用的实现细节了，但是在那之前，有必要先了解Dubbo的网络通信协议。

在单机系统中，调用本地方法获取结果很简单，因为同一个进程里内存是共享的。但是在分布式系统中，远程方法调用就显得较为复杂，必须通过网络将内存中的数据传输给对方，数据以何种格式传输呢？这就需要双方约定一个协议。

2. 通讯协议细节

这是Dubbo官方文档给的图，可以看出协议主要分为两块：16字节定长的Header、变长的Body。

2.1 协议头和协议体

Dubbo通讯协议头Header由16字节组成，Header设计的非常紧凑，能用bit表示就绝不用byte，内容如下：

Bit	字段	说明
0~15	Magic Number	魔数，固定0xdabb
16	Req/Res	0=Response，1=Request
17	2Way	仅在Request在有用。是否期望服务器返回数据
18	Event	是否事件信息，如心跳
19~23	Serialization ID	序列化类型ID
24~31	Status	响应状态
32~95	Request ID	请求唯一标识
96~127	Data Length	Body的长度
变长部分	Body	对象序列化的byte[]

Body部分是变长的，长度DataLength已经写在Header里了。Dubbo可以根据DataLength解决TCP粘包/拆包的问题，如果读取的字节数不足16，说明连一个完整的Header都没有接收到，此时会等待对端发送更多的数据。读取到一个完整的Header，会解析出DataLength，然后判断Body是否完整，不完整同样会等待对端传输更多的数据，完整则解析Body进行后续的请求处理。

2.2 编解码和序列化

Dubbo对于请求用Request类描述，对于响应用Response描述。 Dubbo针对协议头Header部分，使用Codec编解码，针对Body部分，使用序列化的方式。

当Consumer向Provider发起RPC调用时，会先创建RpcInvocation对象，再创建Request对象。然后利用NettyClient将数据发送到对端。我们知道，网络传输的总是字节序列，所以Request对象会经过编码再发送，对应的方法是ExchangeCodec#encodeRequest()，Dubbo会根据协议的格式向Channel先写入Header，再写入Body。

protected void encodeRequest(Channel channel, ChannelBuffer buffer, Request req) throws IOException {
    // 序列化策略 默认hessian2
    Serialization serialization = getSerialization(channel);
    // 协议头Header 16字节
    byte[] header = new byte[HEADER_LENGTH];
    // 2字节 魔数
    Bytes.short2bytes(MAGIC, header);
    header[2] = (byte) (FLAG_REQUEST | serialization.getContentTypeId());
    if (req.isTwoWay()) {
        header[2] |= FLAG_TWOWAY;
    }
    if (req.isEvent()) {
        header[2] |= FLAG_EVENT;
    }
    // RequestId 全局自增
    Bytes.long2bytes(req.getId(), header, 4);
    int savedWriteIndex = buffer.writerIndex();
    buffer.writerIndex(savedWriteIndex + HEADER_LENGTH);
    // 序列化Data
    ChannelBufferOutputStream bos = new ChannelBufferOutputStream(buffer);
    ObjectOutput out = serialization.serialize(channel.getUrl(), bos);
    if (req.isEvent()) {
        encodeEventData(channel, out, req.getData());
    } else {
        encodeRequestData(channel, out, req.getData(), req.getVersion());
    }
    out.flushBuffer();
    if (out instanceof Cleanable) {
        ((Cleanable) out).cleanup();
    }
    bos.flush();
    bos.close();
    int len = bos.writtenBytes();
    // 校验负载，Body是否太大
    checkPayload(channel, len);
    Bytes.int2bytes(len, header, 12);

    buffer.writerIndex(savedWriteIndex);
    buffer.writeBytes(header); // write header.
    buffer.writerIndex(savedWriteIndex + HEADER_LENGTH + len);
}
复制代码

Provider响应的Response，也是需要编码再发送的，处理流程和Request差不多，这里就不贴代码了。

对于Body部分，RpcInvocation该如何编码呢？我们以DubboCodec为例，事实上Dubbo并不会将整个RpcInvocation对象序列化输出，而是按照固定的格式，将重要信息写入到ObjectOutput。格式如下：

协议Version
ServiceName
ServiceVersion
MethodName
ParameterTypesDesc
Arguments序列化
Attachments序列化

Provider按照约定的格式，依次将这些数据再读取出来即可。

protected void encodeRequestData(Channel channel, ObjectOutput out, Object data, String version) throws IOException {
    RpcInvocation inv = (RpcInvocation) data;
    out.writeUTF(version);
    String serviceName = inv.getAttachment(INTERFACE_KEY);
    if (serviceName == null) {
        serviceName = inv.getAttachment(PATH_KEY);
    }
    out.writeUTF(serviceName);
    out.writeUTF(inv.getAttachment(VERSION_KEY));
    out.writeUTF(inv.getMethodName());
    out.writeUTF(inv.getParameterTypesDesc());
    Object[] args = inv.getArguments();
    if (args != null) {
        for (int i = 0; i < args.length; i++) {
            out.writeObject(encodeInvocationArgument(channel, inv, i));
        }
    }
    out.writeAttachments(inv.getObjectAttachments());
}
复制代码

3. 总结

Dubbo通讯协议分为Header和Body两部分，Header固定由16个字节组成，设计的非常紧凑，尽可能的用bit表示，包含：魔数、请求响应标识、2Way标识、Event标识、序列化ID、Status、RequestID、DataLength。Body则是变长的，长度记录在Header最后4字节里，Dubbo可以基于此来解决TCP的粘包/拆包问题。 Header部分采用Codec编解码，Body部分使用序列化，具体取决于使用的的序列化实现方案，默认是Hessian2。