深入理解 Hadoop （一）网络通信架构与源码浅析

本文介绍: Apache Hadoop 可以说是大数据技术的基石，研究大数据不妨先从 Hadoop 说起。而针对分布式框架，最先要搞清楚的就是通信协议与一致性保证。本章节先从通信架构将其，在后续章节会介绍一致性保障。

在这里插入图片描述 YARN RPC 服务端的工作大致可以分为四个阶段:
第一个阶段: Server 初始化和启动
在 Server 初始化的时候，会初始化 Listener 组件(内部启动了一个 AcceptSelector 绑定了相应的端口，用来处理客户端的 OP_ACCEPT 事件)，内部还初始化了一组 Reader 线程，其实就是启动了 ReaderSelector，用来处理 OP_READ 事件。还启动一个 Responder 线程用来处理响应。
在 Server 调用 start() 方法启动的时候，启动 Listener 线程和 Responder 线程。然后还初始化了一组 Handler 线程，专门用来处理存储在 callQueue 的 RpcCall 请求。
第二个阶段: 接收请求，封装 RpcCall
代码入口就是 Listener 的 run() 方法接收来自各个客户端的 RPC 请求，并将他们封装成 RpcCall 类放到一个共享队列 callQueue 中。再详细点，该过程可以分为建立链接和接受请求两个阶段，分别由 Listener 和 Reader 两种线程完成。
具体来讲，首先 Listener 接受客户端的请求，然后通过轮询的方式从 Reader 中获取一个线程用来处理 OP_READ 事件读取 RPC 请求数据，如果对应客户端有数据写过来，则该 Reader 负责读取数据，然后封装成 RpcCall 加入到 callQueue 队列中等待 Handler 来执行下一步处理。
第三个阶段: 处理 RpcCall 请求
Handler 从 callQueue 中获取 RpcCall 来执行处理，并执行对应的 Rpc 函数调用，将得到的结果返回给客户端。
第四个阶段: 返回结果
在 Server 内部只有一个 Responder 线程。它内部的 WriteSelector 负责监听 OP_WRITE 事件。如果 Responder 并不能一次性将结果写出去，就注册 OP_WRITE 事件分多次异步写。

// 1、proxy.method()
// 2、invoker.invoke()
// 3、client.call()

当我们获取一个某个通信协议的代理对象的时候，我们可以通过这个代理对象和 Server 进行通信，请求 Server 端的服务客户端获取的代理对象内部，是构建一个 Invoker，也就是一个 InvocationHandler，当发送 RPC 请求的时候，实际上，就会回调了 Invoker.invoke() 方法 Invoker 的内部封装了 Client，当我们真的通过代理对象调用某个方法的时候，实际上，底层是通过 Client.call() 发送一个 RPC 请求给服务端，再获取到结果 Call 方法的具体实现，分为四步走:
第一步: 构建 Call 对象
第二步: 构建 Connection 链接对象，实际上内部维护了一个 Socket 客户端
第三步: 通过 Connection 发送 RPC 请求到服务端，并且把获取到的结果设置到 Call 对象的 rpcResponse 成员变量上
第四步: 从 Call 上获取 RPC 执行结果

Key – Connection – Channel 一一对应, Connection 又会封装在 Call 之中。调用过程如下如所示：
在这里插入图片描述

在这里插入图片描述
ClientProtocol（Client -> NameNode） Client 和 NameNode 之间的通信协议，DFSClient 通过这个协议可以操纵HDFS的目录命名空间、打开与关闭文件流，比如向 NameNode 发送 RPC 请求创建文件夹，删除文件等等。
DatanodeProtocol（NameNode -> DataNode） NameNode 和 DataNode之间的通信协议，DataNode 通过此协议向 NameNode 注册，心跳，块汇报等。
ClientDatanodeProtocol（Client -> DataNode） Client 和 DataNode之间的通信协议，用来进行块恢复。
InterDatanodeProtocol（DataNode -> DataNode） DataNode 和 DataNode 之间的通信协议，该协议用于Datanode 进程之间进行通信。
NamenodeProtocol（NameNode -> SecondaryNameNode） NameNode 和 SecondaryNameNode 之间的通信协议，负责进行 checkpoint 相关工作的交互。
DataTransferProtocol（DataNode -> DataNode） DataNode 和 DataNode 之间的通信协议，负责进行 DataNode 相互之间的数据传输的通信协议。

在这里插入图片描述
ApplicationClientProtocol（Client -> RM） clients 与 RM 之间的协议， JobClient 通过该 RPC 协议提交应用程序、查询应用程序状态等。
ResourceTracker（NM -> RM） NM 与 RM 之间的协议， NM 通过该 RPC 协议向 RM 注册，并定时发送心跳信息汇报当前节点的资源使用情况和 Container 运行情况。
ApplicationMasterProtocol（AM -> RM） AM 与 RM 之间的协议， AM 通过该 RPC 协议向 RM 注册和撤销自己，并为各个任务申请资源。
ContainerManagementProtocol（AM -> NM） AM 与 NM 之间的协议， AM 通过该 RPC 要求 NM 启动或者停止 Container，获取各个 Container 的使用状态等信息。
ResourceManagerAdministrationProtocol（RM Admin -> RM） Admin 与 RM 之间的通信协议， Admin 通过该 RPC 协议更新系统配置文件，例如节点黑白名单等。
HAServiceProtocol（Active RM HA Framework Standby RM） Active RM 和 Standby RM 之间的通信协议，提供状态监控和 fail over 的 HA 服务。
TaskUmbilicalProtocol（YarnChild -> MRAppMaster） YarnChild 和 MRAppMaster 之间的通信协议，用于 MRAppMaster 监控跟踪 YarnChild 的运行状态，YarnChild 向 MRAppMaster 拉取 Task 任务信息。
MRClientProtocol（JobClient -> ApplicationMaster） JobClient 和 ApplicationMaster 之间的通信协议。用于客户端拉取 Application 的执行状态，以及 Application 返回执行结果给客户端。