dubbo - 负载均衡调用过程

开篇

这篇文章的主要目的是讲清楚ClusterInvoker在多个invoker对象进行负载均衡的调用过程，也就描述从调用到负载均衡选择的调用链路，真正的负载均衡部分的逻辑在后面由单独讲解。

selector 调用时序图

dubbo selector调用时序图
说明：

RegistryProtocol的doRefer()方法内部cluster.join()负责创建ClusterInvoker对象，所有的cluster的invoker的选择逻辑都在这个函数实现。
FailoverClusterInvoker继承自AbstractClusterInvoker，AbstractClusterInvoker抽象出了通用的所有类型ClusterInvoker需要使用的方法，核心的如select、doSelect、invoke等通用方法，将具体不同实现的doInvoke方法抽象给具体实现类实现。
AbstractClusterInvoker的invoke()方法作为调用的入口，内部功能主要是根据loadBalance策略选择invoker进行执行。
AbstractClusterInvoker的select() -> doSelect()方法内部根据不同loadBalance策略实现invoker的调用。
通过选择具体的invoker对象后调用invoke()方法实现远程调用。

dubbo cluster 调用过程源码

FailoverCluster对象创建入口

说明：

核心在于cluster.join()方法会调用到如FailoverCluster类，建议通过debug打断点方式跟踪调用栈。

public class RegistryProtocol implements Protocol {

    private <T> Invoker<T> doRefer(Cluster cluster, Registry registry, Class<T> type, URL url) {
        // 构建RegistryDirectory,可以把它理解为注册资源,其中包含了消费者/服务/路由等相关信息，其同时也是回调监听器
        RegistryDirectory<T> directory = new RegistryDirectory<T>(type, url);
        directory.setRegistry(registry);
        directory.setProtocol(protocol);
        // all attributes of REFER_KEY
        Map<String, String> parameters = new HashMap<String, String>(directory.getUrl().getParameters());

        // 构建subscribeUrl信息，主要拼接consumer:xxx的url地址
        URL subscribeUrl = new URL(Constants.CONSUMER_PROTOCOL, parameters.remove(Constants.REGISTER_IP_KEY), 0, type.getName(), parameters);

        if (!Constants.ANY_VALUE.equals(url.getServiceInterface())
                && url.getParameter(Constants.REGISTER_KEY, true)) {
            // 向注册中心注册服务消费者
            registry.register(subscribeUrl.addParameters(Constants.CATEGORY_KEY, Constants.CONSUMERS_CATEGORY,
                    Constants.CHECK_KEY, String.valueOf(false)));
        }

        // 从注册中心订阅服务提供者（即引用的服务）
        directory.subscribe(subscribeUrl.addParameter(Constants.CATEGORY_KEY,
                Constants.PROVIDERS_CATEGORY
                        + "," + Constants.CONFIGURATORS_CATEGORY
                        + "," + Constants.ROUTERS_CATEGORY));

        // 从invoker当中选择其中一个返回
        Invoker invoker = cluster.join(directory);

        // 注册消费者
        ProviderConsumerRegTable.registerConsuemr(invoker, url, subscribeUrl, directory);
        return invoker;
    }
}

FailoverClusterInvoker 负载均衡器举例

按照以下流程进行进行invoker的选择：AbstractClusterInvoker.invoke() -> FailoverClusterInvoker.doInvoke() -> AbstractClusterInvoker. select() -> AbstractClusterInvoker.doselect() -> AbstractLoadBalance.select()。
invoke()和select()调用链的关键路径在于invoke由父类触发后在实现类FailoverClusterInvoker执行，然后调用的负载均衡因为是通用的所以在父类AbstractClusterInvoker中实现。
directory.list(invocation)负责选择从ReigstryDeirectory获取服务引用的invokers列表进行负载均衡选择。
invoker选择的过程中，在AbstractClusterInvoker.invoke()阶段会根据规则生成LoadBalance对象进行invoker的选择，在调用过程中生成LoadBalance的对象。
LoadBalance的选择是按照URL中配置的信息负载均衡器进行选择，如果没有配置就走默认的负载均衡器。
AbstractLoadBalance作为负载均衡器基类，提供了select()的执行流程，具体的doSelect动作由各个实现类去实现。

public class FailoverCluster implements Cluster {

    public final static String NAME = "failover";

    public <T> Invoker<T> join(Directory<T> directory) throws RpcException {
        return new FailoverClusterInvoker<T>(directory);
    }
}


public class FailoverClusterInvoker<T> extends AbstractClusterInvoker<T> {

    private static final Logger logger = LoggerFactory.getLogger(FailoverClusterInvoker.class);

    public FailoverClusterInvoker(Directory<T> directory) {
        super(directory);
    }

    @SuppressWarnings({"unchecked", "rawtypes"})
    public Result doInvoke(Invocation invocation, final List<Invoker<T>> invokers, LoadBalance loadbalance) throws RpcException {
        List<Invoker<T>> copyinvokers = invokers;
        checkInvokers(copyinvokers, invocation);
        int len = getUrl().getMethodParameter(invocation.getMethodName(), Constants.RETRIES_KEY, Constants.DEFAULT_RETRIES) + 1;
        if (len <= 0) {
            len = 1;
        }
        // retry loop.
        RpcException le = null; // last exception.
        List<Invoker<T>> invoked = new ArrayList<Invoker<T>>(copyinvokers.size()); // invoked invokers.
        Set<String> providers = new HashSet<String>(len);
        for (int i = 0; i < len; i++) {
            //Reselect before retry to avoid a change of candidate `invokers`.
            //NOTE: if `invokers` changed, then `invoked` also lose accuracy.
            if (i > 0) {
                checkWhetherDestroyed();
                copyinvokers = list(invocation);
                // check again
                checkInvokers(copyinvokers, invocation);
            }
            Invoker<T> invoker = select(loadbalance, invocation, copyinvokers, invoked);
            invoked.add(invoker);
            RpcContext.getContext().setInvokers((List) invoked);
            try {
                Result result = invoker.invoke(invocation);
                return result;
            } catch (RpcException e) {

            } catch (Throwable e) {

            } finally {
                providers.add(invoker.getUrl().getAddress());
            }
        }
    }
}


public abstract class AbstractClusterInvoker<T> implements Invoker<T> {

    public Result invoke(final Invocation invocation) throws RpcException {

        checkWhetherDestroyed();

        LoadBalance loadbalance;

        List<Invoker<T>> invokers = list(invocation);
        if (invokers != null && invokers.size() > 0) {
            loadbalance = ExtensionLoader.getExtensionLoader(LoadBalance.class).getExtension(invokers.get(0).getUrl()
                    .getMethodParameter(invocation.getMethodName(), Constants.LOADBALANCE_KEY, Constants.DEFAULT_LOADBALANCE));
        } else {
            loadbalance = ExtensionLoader.getExtensionLoader(LoadBalance.class).getExtension(Constants.DEFAULT_LOADBALANCE);
        }
        RpcUtils.attachInvocationIdIfAsync(getUrl(), invocation);

        return doInvoke(invocation, invokers, loadbalance);
    }


    protected List<Invoker<T>> list(Invocation invocation) throws RpcException {
        List<Invoker<T>> invokers = directory.list(invocation);
        return invokers;
    }


    protected Invoker<T> select(LoadBalance loadbalance, Invocation invocation, List<Invoker<T>> invokers, List<Invoker<T>> selected) throws RpcException {
        if (invokers == null || invokers.size() == 0)
            return null;
        String methodName = invocation == null ? "" : invocation.getMethodName();

        boolean sticky = invokers.get(0).getUrl().getMethodParameter(methodName, Constants.CLUSTER_STICKY_KEY, Constants.DEFAULT_CLUSTER_STICKY);
        {
            //ignore overloaded method
            if (stickyInvoker != null && !invokers.contains(stickyInvoker)) {
                stickyInvoker = null;
            }
            //ignore cucurrent problem
            if (sticky && stickyInvoker != null && (selected == null || !selected.contains(stickyInvoker))) {
                if (availablecheck && stickyInvoker.isAvailable()) {
                    return stickyInvoker;
                }
            }
        }
        Invoker<T> invoker = doselect(loadbalance, invocation, invokers, selected);

        if (sticky) {
            stickyInvoker = invoker;
        }
        return invoker;
    }


    private Invoker<T> doselect(LoadBalance loadbalance, Invocation invocation, List<Invoker<T>> invokers, List<Invoker<T>> selected) throws RpcException {
        if (invokers == null || invokers.size() == 0)
            return null;
        if (invokers.size() == 1)
            return invokers.get(0);
        // If we only have two invokers, use round-robin instead.
        if (invokers.size() == 2 && selected != null && selected.size() > 0) {
            return selected.get(0) == invokers.get(0) ? invokers.get(1) : invokers.get(0);
        }
        Invoker<T> invoker = loadbalance.select(invokers, getUrl(), invocation);

        //If the `invoker` is in the  `selected` or invoker is unavailable && availablecheck is true, reselect.
        if ((selected != null && selected.contains(invoker))
                || (!invoker.isAvailable() && getUrl() != null && availablecheck)) {
            try {
                Invoker<T> rinvoker = reselect(loadbalance, invocation, invokers, selected, availablecheck);
                if (rinvoker != null) {
                    invoker = rinvoker;
                } else {
                    //Check the index of current selected invoker, if it's not the last one, choose the one at index+1.
                    int index = invokers.indexOf(invoker);
                    try {
                        //Avoid collision
                        invoker = index < invokers.size() - 1 ? invokers.get(index + 1) : invoker;
                    } catch (Exception e) {
                        logger.warn(e.getMessage() + " may because invokers list dynamic change, ignore.", e);
                    }
                }
            } catch (Throwable t) {
                logger.error("clustor relselect fail reason is :" + t.getMessage() + " if can not slove ,you can set cluster.availablecheck=false in url", t);
            }
        }
        return invoker;
    }
}

AbstractLoadBalance执行过程

AbstractLoadBalance的select()方法作为负载均衡选择器的入口位置，提供通用的getWeight()方法获取权重。
AbstractLoadBalance的doSelect()由具体的实现类实现。

public abstract class AbstractLoadBalance implements LoadBalance {

    static int calculateWarmupWeight(int uptime, int warmup, int weight) {
        int ww = (int) ((float) uptime / ((float) warmup / (float) weight));
        return ww < 1 ? 1 : (ww > weight ? weight : ww);
    }

    public <T> Invoker<T> select(List<Invoker<T>> invokers, URL url, Invocation invocation) {
        if (invokers == null || invokers.size() == 0)
            return null;
        if (invokers.size() == 1)
            return invokers.get(0);
        return doSelect(invokers, url, invocation);
    }

    protected abstract <T> Invoker<T> doSelect(List<Invoker<T>> invokers, URL url, Invocation invocation);

    protected int getWeight(Invoker<?> invoker, Invocation invocation) {
        int weight = invoker.getUrl().getMethodParameter(invocation.getMethodName(), Constants.WEIGHT_KEY, Constants.DEFAULT_WEIGHT);
        if (weight > 0) {
            long timestamp = invoker.getUrl().getParameter(Constants.REMOTE_TIMESTAMP_KEY, 0L);
            if (timestamp > 0L) {
                int uptime = (int) (System.currentTimeMillis() - timestamp);
                int warmup = invoker.getUrl().getParameter(Constants.WARMUP_KEY, Constants.DEFAULT_WARMUP);
                if (uptime > 0 && uptime < warmup) {
                    weight = calculateWarmupWeight(uptime, warmup, weight);
                }
            }
        }
        return weight;
    }
}

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dubbo cluster 调用过程源码

FailoverCluster对象创建入口

FailoverClusterInvoker 负载均衡器举例

AbstractLoadBalance执行过程

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