Flink中RPC实现原理简介

前提知识

Akka是一套可扩展、弹性和快速的系统，为此Flink基于Akka实现了一套内部的RPC通信框架；为此先对Akka进行了解

Akka

Akka是使用Scala语言编写的库，基于Actor模型提供一个用于构建可扩展、弹性、快速响应的系统；并被应用到Flink中，基于Akka实现了集群组件之间的RPC通信框架

Actor模型

Actor模型是一个通用的并发编程模型，该模型独立维护隔离状态，基于消息传递实现异步通信，大致可以理解为三部分：

• 邮箱：每个actor持有一个邮箱（mailbox），本质上是一个队列，用于存储消息。
• 行为：每个actor可以发送消息至任何actor。
• 状态：每个actor可以通过处理消息来更新内部状态，对于外部而言，actor的状态是隔离的状态，避免了并发环境下的锁和内存原子性问题

Akka系统组成

Akka系统核心包括两个组件：ActorSystem和Actor（使用demo可以参考这里）

• 只能通过ActorSystem.actorOf和ActorContext.actorOf创建Actor，不允许直接创建Actor
• 只能通过ActorRef发送消息与Actor通信

Flink的RPC框架

Flink的RPC框架基于Akka实现，其中Flink集群中实现RPC通信节点功能主要有：Dispacher，ResourceManager，TaskManager，TaskManager；这些节点分别继承了RpcEndPoint抽象类，并在实现类中初始化各自RpcServer（类似于Actor）来提供本地和远程代码请求；RpcServer的创建和启动都是由RpcService（主要实现AkkaRpcService，封装ActorSystem）来完成，此外一个RpcService可以创建多个RpcServer；详细的调用链路图如下所示

RpcEndPoint

RpcEndPoint代表RPC组件的端点，需要实现RPC通信的都需要实现RpcEndPoint，主要成员变量如下

• rpcServer用于完成本地和远程调用能力

• rpcService是的rpcService引用，rpcService可用于启动/关闭当前rpcServer（rpcServer中封装了ActorRef）

• mainThreadExecutor封装了MainThreadExecutable接口（RpcServer接口继承了MainThreadExecutable），用于实现本地调用

• endpointId用于唯一标识当前的RpcEndPoint

AkkaRpcService

AkkaRpcService负责创建启动Flink集群RpcEndPoint端点中的RpcServer组件，且AkkaRPCService在集群创建时就会启动完毕；UML类图如下所示

属性：

• actorSystem是引用Akka的ActorSystem，可以用于启动、停止actor（启动、停止rpcServer）
• actors用于存储创建的RpcEndPoint的实现类（类中会封装actor）

方法：

• startServer()用于启动RpcServer，启动完成后这能对外提供服务
• connect()用于连接远端RpcEndpoint，并返回调用方RpcGateway接口的代理类，获得调用外部的能力

RpcServer

RpcServer是一个接口类，实际是对Actor的封装，该类实现类有AkkaInvocationHandler和FencedAkkaInvocationHandler；AkkaInvocationHandler中封装有ActorRef，并通过动态代理技术（InvocationHandler）实现远程和本地方法调用

RpcServer中RpcGateWay、MainThreadExecutable和StartStoppable接口的方法，都会通过代理实现；方法中会查看调用方法实现类，来判断本地调用还是通过RefActor发送远程RPC调用

小结

Flink中每个需要使用RPC的组件都会实现RpcEndpoint，每个RpcEndpoin中都会包含两个属性RpcService和RpcServer；其中RpcService封装了AkkaSystem，RpcServer封装了ActorRef，最终通过动态代理技术实现方法的调用

参考资料：

书籍：Flink设计与实现

博客：https://cloud.tencent.com/developer/news/698662