负载均衡

学习bRPC负载均衡。

上游一般通过命名服务发现所有的下游节点，并通过多种负载均衡方法把流量分配给下游节点。当下游节点出现问题时，它可能会被隔离以提高负载均衡的效率。被隔离的节点定期被健康检查，成功后重新加入正常节点。

命名服务

在brpc中，NamingService用于获得服务名对应的所有节点。一个直观的做法是定期调用一个函数以获取最新的节点列表。但这会带来一定的延时（定期调用的周期一般在若干秒左右），作为通用接口不太合适。特别当命名服务提供事件通知时(比如zk)，这个特性没有被利用。所以我们反转了控制权：不是我们调用用户函数，而是用户在获得列表后调用我们的接口，对应NamingServiceActions。当然我们还是得启动进行这一过程的函数，对应NamingService::RunNamingService。下面以三个实现解释这套方式：

  • bns：没有事件通知，所以我们只能定期去获得最新列表，默认间隔是5秒。为了简化这类定期获取的逻辑，brpc提供了PeriodicNamingService 供用户继承，用户只需要实现单次如何获取（GetServers）。获取后调用NamingServiceActions::ResetServers告诉框架。框架会对列表去重，和之前的列表比较，通知对列表有兴趣的观察者(NamingServiceWatcher)。这套逻辑会运行在独立的bthread中，即NamingServiceThread。一个NamingServiceThread可能被多个Channel共享，通过intrusive_ptr管理ownership。
  • file：列表即文件。合理的方式是在文件更新后重新读取。该实现使用FileWatcher关注文件的修改时间，当文件修改后，读取并调用NamingServiceActions::ResetServers告诉框架。
  • list：列表就在服务名里（逗号分隔）。在读取完一次并调用NamingServiceActions::ResetServers后就退出了，因为列表再不会改变了。

如果用户需要建立这些对象仍然是不够方便的，因为总是需要一些工厂代码根据配置项建立不同的对象，鉴于此，我们把工厂类做进了框架，并且是非常方便的形式：

  1. "protocol://service-name"
  3. e.g.
  4. bns://<node-name>            # baidu naming service
  5. file://<file-path>           # load addresses from the file
  6. list://addr1,addr2,...       # use the addresses separated by comma
  7. http://<url>                 # Domain Naming Service, aka DNS.

这套方式是可扩展的，实现了新的NamingService后在global.cpp中依葫芦画瓢注册下就行了，如下图所示：

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看到这些熟悉的字符串格式，容易联想到ftp:// zk:// galileo://等等都是可以支持的。用户在新建Channel时传入这类NamingService描述，并能把这些描述写在各类配置文件中。

负载均衡

brpc中LoadBalancer从多个服务节点中选择一个节点，目前的实现见负载均衡。

Load balancer最重要的是如何让不同线程中的负载均衡不互斥，解决这个问题的技术是DoublyBufferedData。

和NamingService类似，我们使用字符串来指代一个load balancer，在global.cpp中注册：

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健康检查

对于那些无法连接却仍在NamingService的节点，brpc会定期连接它们，成功后对应的Socket将被”复活“，并可能被LoadBalancer选择上，这个过程就是健康检查。注意：被健康检查或在LoadBalancer中的节点一定在NamingService中。换句话说，只要一个节点不从NamingService删除，它要么是正常的（会被LoadBalancer选上），要么在做健康检查。

传统的做法是使用一个线程做所有连接的健康检查，brpc简化了这个过程：为需要的连接动态创建一个bthread专门做健康检查（Socket::HealthCheckThread）。这个线程的生命周期被对应连接管理。具体来说，当Socket被SetFailed后，健康检查线程就可能启动（如果SocketOptions.health_check_interval为正数的话）：

  • 健康检查线程先在确保没有其他人在使用Socket了后关闭连接。目前是通过对Socket的引用计数判断的。这个方法之所以有效在于Socket被SetFailed后就不能被Address了，所以引用计数只减不增。
  • 定期连接直到远端机器被连接上，在这个过程中，如果Socket析构了，那么该线程也就随之退出了。
  • 连上后复活Socket(Socket::Revive)，这样Socket就又能被其他地方，包括LoadBalancer访问到了（通过Socket::Address）。

修改于 2024年10月7日: Oncall report (1b7065e)