当前版本Hadoop RPC

什么是RPC?

1、RPC(Remote Procedure Call）远程过程调用，它允许一台计算机程序远程调用另外一台计算机的子程序，而不用去关心底层的网络通信细节，对我们来说是透明的。经常用于分布式网络通信中。

2、Hadoop的进程间交互都是通过RPC来进行的，比如Namenode与Datanode之间，Jobtracker与Tasktracker之间等。

RPC协议假定某些传输协议的存在，如TCP或UDP，为通信程序之间携带信息数据。在OSI网络通信模型中， RPC跨越了传输层和应用层。 RPC使得开发包括网络分布式多程序在内的应用程序更加容易。

RPC采用客户机/服务器模式。请求程序就是一个客户机，而服务提供程序就是一个服务器。

首先，客户机调用进程发送一个有进程参数的调用信息到服务进程，然后等待应答信息，在服务器端，进程保持睡眠状态直到调用信息的到达为止。当一个调用信息到达，服务器获得进程参数，计算结果，发送答复信息给client，然后等待下一个调用信息，最后，客户端调用进程接收答复信息，获得进程结果，然后调用执行继续进行。

RPC特点

1、透明性：远程调用其他机器上的程序，对用户来说就像是调用本地方法一样。

2、高性能：RPC server能够并发处理多个来自Client的请求（请求队列）。3、可控性：jdk中已经提供了一个RPC框架–RMI，但是该RPC框架过于重量级并且可控之处比较少，所以Hadoop RPC实现了自定义的RPC框架。

Hadoop RPC通信

1、序列化层：Client与Server端 通信传递的信息采用了Hadoop里提供的序列化类或自定义Writable类型。

2、函数调用层：Hadoop RPC通过动态代理以及Java反射机制实现函数调用。

3、网络传输层：Hadoop RPC采用了基于TCP/IP的socket机制。

4、服务器端框架层：RPC Server利用Java NIO以及采用了事件驱动的I/O模型，提高RPC Server的并发处理能力。

Hadoop的整个体系结构就是构建在RPC之上(org.apache.hadoop.ipc)。

Hadoop RPC设计技术

1、动态代理

2、反射3、序列化4、非阻塞的异步IO（NIO）

动态代理

1、动态代理可以提供对另一个对象的访问，同时隐藏实际对象的具体事实，代理对象对客户隐藏了实际对象。

2、动态代理可以对请求进行其他的一些处理，在不允许直接访问某些类，或需要对访问做一些特殊处理等，这时候可以考虑使用代理。3）目前Java开发包中提供了对动态代理的支持，但现在只支持对接口的实现。相关的类与接口：java.lang.reflect.Proxy--类 java.lang.reflect.InvocationHandler--接口

动态代理创建对象过程：

InvocationHandler handler = new InvocationHandlerImpl(...) Proxy.newInstance(...)

具体实现可参考如下：

根据上图查看hadoop2.6.0源码

几个重要的协议

ClientProtocol是客户端(FileSystem)与NameNode通信的接口。

DatanodeProtocol是DataNode与NameNode通信的接口NamenodeProtocol是SecondaryNameNode与NameNode通信的接口。DFSClient是直接调用NameNode接口的对象。用户代码是通过DistributedFileSystem调用DFSClient对象，才能与NameNode打交道。

模拟Hadoop RPC通信

package MyRPC; 
import org.apache.hadoop.io.Text; 
import org.apache.hadoop.ipc.VersionedProtocol; 
 
public interface MyRPCProtocal extends VersionedProtocol{ 
    public static long versionID = 23234l;//很重要很重要，搞了一下午才解决掉。 
    public Text test(Text t); 
} 

package MyRPC; 
 
import java.io.IOException; 
import org.apache.hadoop.conf.Configuration; 
import org.apache.hadoop.io.Text; 
import org.apache.hadoop.ipc.ProtocolSignature; 
import org.apache.hadoop.ipc.RPC; 
import org.apache.hadoop.ipc.RPC.Server; 
 
public class RPCServer implements MyRPCProtocal{     
    Server server = null; 
    public RPCServer() throws IOException, InterruptedException{ 
        //server = RPC.getServer(this,"localhost",8888,new Configuration()); 
        //相对于以前的版本有略微的改动 
        RPC.Builder ins = new RPC.Builder(new Configuration()); 
        ins.setInstance(this); 
        ins.setBindAddress("localhost"); 
        ins.setPort(9999); 
        ins.setProtocol(MyRPCProtocal.class); 
        //RPC.setProtocolEngine(new Configuration(), MyRPCProtocal.class, RpcEngine.class); 
        server = ins.build();//获得一个server实例 
        server.start(); 
        server.join();   
    } 
 
    public static void main(String[] args) throws IOException, InterruptedException { 
        new RPCServer(); 
    } 
 
    @Override 
    public long getProtocolVersion(String protocol, long clientVersion) 
            throws IOException { 
        return MyRPCProtocal.versionID; 
    } 
 
    @Override 
    public ProtocolSignature getProtocolSignature(String protocol, 
            long clientVersion, int clientMethodsHash) throws IOException {      
        return new ProtocolSignature(); 
    } 
 
    @Override 
    public Text test(Text t) { 
        if(t.toString().equals("RPC")){ 
            return new Text("ok"); 
        } 
        return new Text("false"); 
    } 
} 
package MyRPC; 
 
import java.net.InetSocketAddress; 
 
import org.apache.hadoop.conf.Configuration; 
import org.apache.hadoop.io.Text; 
import org.apache.hadoop.ipc.RPC; 
 
public class RPCClient { 
 
    private MyRPCProtocal protocal; 
 
    public RPCClient() throws Exception{ 
        InetSocketAddress address = new InetSocketAddress("localhost",9999); 
 
        protocal = (MyRPCProtocal)RPC.waitForProxy 
                (MyRPCProtocal.class,MyRPCProtocal.versionID, address, new Configuration()); 
        //RPC.setProtocolEngine(new Configuration(), MyRPCProtocal.class, RpcEngine.class); 
    } 
 
    public void call(String s){ 
        final Text string = protocal.test(new Text(s)); 
        System.out.println(string.toString()); 
    } 
 
    public static void main(String[] args) throws Exception { 
        RPCClient client = new RPCClient(); 
        client.call("RPC"); 
    } 
} 
3.3.4　Hadoop RPC使用方法
Hadoop RPC对外主要提供了两种接口（见类org.apache.hadoop.ipc.RPC），分别是：
public static <T> ProtocolProxy <T> getProxy/waitForProxy(…)：构造一个客户端代理对象（该对象实现了某个协议），用于向服务器发送RPC请求。
public static Server RPC.Builder (Configuration).build()：为某个协议（实际上是Java接口）实例构造一个服务器对象，用于处理客户端发送的请求。
通常而言，使用Hadoop RPC可分为以下4个步骤。
1. 定义RPC协议
RPC协议是客户端和服务器端之间的通信接口，它定义了服务器端对外提供的服务接口。如下所示，我们定义一个ClientProtocol通信接口，声明了echo()和add()两个方法。需要注意的是，Hadoop中所有自定义RPC接口都需要继承VersionedProtocol接口，它描述了协议的版本信息。
interface ClientProtocol extends org.apache.hadoop.ipc.VersionedProtocol {  
//版本号，默认情况下，不同版本号的RPC Client和Server之间不能相互通信  
    public static final long versionID = 1L;  
    String echo(String value) throws IOException;  
    int add(int v1, int v2) throws IOException;  
  } 
2. 实现RPC协议
Hadoop RPC协议通常是一个Java接口，用户需要实现该接口。对ClientProtocol接口进行简单的实现如下所示：
public static class ClientProtocolImpl implements ClientProtocol {  
    //重载的方法，用于获取自定义的协议版本号，  
    public long getProtocolVersion(String protocol, long clientVersion) {  
      return ClientProtocol.versionID;  
     }  
    //重载的方法，用于获取协议签名  
    public ProtocolSignature getProtocolSignature(String protocol, long clientVersion,  
    inthashcode) {  
      return new ProtocolSignature(ClientProtocol.versionID, null);  
    }  
    public String echo(String value) throws IOException {  
      return value;  
     }  
    public int add(int v1, int v2) throws IOException {  
      return v1 + v2;  
     }  
  } 
3. 构造并启动RPC Server
直接使用静态类Builder构造一个RPC Server，并调用函数start()启动该Server：
Server server = new RPC.Builder(conf).setProtocol(ClientProtocol.class)  
   .setInstance(new ClientProtocolImpl()).setBindAddress(ADDRESS).setPort(0)  
                            .setNumHandlers(5).build();  
server.start(); 
其中，BindAddress（由函数setBindAddress设置）和Port（由函数setPort设置，0表示由系统随机选择一个端口号）分别表示服务器的host和监听端口号，而NnumHandlers（由函数setNumHandlers设置）表示服务器端处理请求的线程数目。到此为止，服务器处理监听状态，等待客户端请求到达。
4. 构造RPC Client并发送RPC请求
使用静态方法getProxy构造客户端代理对象，直接通过代理对象调用远程端的方法，具体如下所示：
proxy = (ClientProtocol)RPC.getProxy(  
         ClientProtocol.class, ClientProtocol.versionID, addr, conf);  
int result = proxy.add(5, 6);  
String echoResult = proxy.echo("result"); 
经过以上四步，我们便利用Hadoop RPC搭建了一个非常高效的客户机–服务器网络模型。接下来，我们将深入到Hadoop RPC内部，剖析它的设计原理及技巧。