dubbo优雅停机原理分析[dubbo2.5.10]

素颜马尾好姑娘i 2022-05-27 09:20 268阅读 0赞

> 这里我们使用的是Apache dubbo官方提供的starter\[0.1.0版本\]。其使用的dubbo版本是2.5.10。我们将通过源码分析一下dubbo 的优雅停机是如何实现的。

# 引入Apache dubbo starter #

<dependency>
    	<groupId>com.github.sgroschupf</groupId>
        <artifactId>zkclient</artifactId>
        <version>0.1</version>
    </dependency>
    <dependency>
        <groupId>com.alibaba.boot</groupId>
        <artifactId>dubbo-spring-boot-starter</artifactId>
        <version>0.1.0</version>
    </dependency>

> 备注：官方地址：[Apache dubbo][]

![这里写图片描述][70]

# 官方优雅停机解释 #

> Dubbo 是通过 JDK 的 ShutdownHook 来完成优雅停机的，所以如果用户使用 kill -9 PID 等强制关闭指令，是不会执行优雅停机的，只有通过 kill PID 时，才会执行。具体请参考官方文档： [优雅停机][Link 1]

# 源码分析 #

## 注册shutdownhook ##

**dubbo在`com.alibaba.dubbo.config.AbstractConfig`中通过静态初始化块注册shutdownhook**

static {
            Runtime.getRuntime().addShutdownHook(new Thread(new Runnable() {
                public void run() {
                    if (logger.isInfoEnabled()) {
                        logger.info("Run shutdown hook now.");
                    }
                    ProtocolConfig.destroyAll();
                }
            }, "DubboShutdownHook"));
        }

我们进入到`ProtocolConfig.destroyAll()`：

public static void destroyAll() {
            if (!destroyed.compareAndSet(false, true)) {
                return;
            }
            //1. 关闭注册中心
            //具体实现见zkClient.close():com.alibaba.dubbo.registry.zookeeper.ZookeeperRegistry#destroy
            AbstractRegistryFactory.destroyAll();
    
            //2。 Wait for registry notification
            //这一句是新版dubbo的关键改动之处。老版本没有这几行sleep的代码【请读者自行阅读老版本的源码】。默认10秒，可以通过 [dubbo.service.shutdown.wait] 配置
            //
            try {
                Thread.sleep(ConfigUtils.getServerShutdownTimeout());
            } catch (InterruptedException e) {
                logger.warn("Interrupted unexpectedly when waiting for registry notification during shutdown process!");
            }
    
    		//3. 销毁所有的protocol
            ExtensionLoader<Protocol> loader = ExtensionLoader.getExtensionLoader(Protocol.class);
            for (String protocolName : loader.getLoadedExtensions()) {
                try {
                    Protocol protocol = loader.getLoadedExtension(protocolName);
                    if (protocol != null) {
                        protocol.destroy();
                    }
                } catch (Throwable t) {
                    logger.warn(t.getMessage(), t);
                }
            }
        }

上面第一步通过AbstractRegistryFactory.destroyAll()来“注销”在所有注册中心注册的服务，通过调用ZkClient客户端的zkClient.close()关闭ZK长连接。这样服务消费者就看不到已经被注销的服务了。当然这是理想情况。毕竟从服务提供者注销自己，到消费者发现提供者不可用中间存在一定的时间差。  
**第二步是等待一定时间**。原因后面会讲。  
步骤三是关闭自己暴露的服务和自己对下游服务的调用。假设我们使用的是dubbo协议，`protocol.destroy()`其实会调用`com.alibaba.dubbo.rpc.protocol.dubbo.DubboProtocol#destroy`方法：

public void destroy() {
            for (String key : new ArrayList<String>(serverMap.keySet())) {
                ExchangeServer server = serverMap.remove(key);
                if (server != null) {
                    try {
                        if (logger.isInfoEnabled()) {
                            logger.info("Close dubbo server: " + server.getLocalAddress());
                        }
                        //优雅的关闭提供的服务
                        server.close(ConfigUtils.getServerShutdownTimeout());
                    } catch (Throwable t) {
                        logger.warn(t.getMessage(), t);
                    }
                }
            }
    
            for (String key : new ArrayList<String>(referenceClientMap.keySet())) {
                ExchangeClient client = referenceClientMap.remove(key);
                if (client != null) {
                    try {
                        if (logger.isInfoEnabled()) {
                            logger.info("Close dubbo connect: " + client.getLocalAddress() + "-->" + client.getRemoteAddress());
                        }
                        //优雅的关闭对下游服务的调用
                        client.close(ConfigUtils.getServerShutdownTimeout());
                    } catch (Throwable t) {
                        logger.warn(t.getMessage(), t);
                    }
                }
            }
    
            //关闭幽灵链接
            for (String key : new ArrayList<String>(ghostClientMap.keySet())) {
                ExchangeClient client = ghostClientMap.remove(key);
                if (client != null) {
                    try {
                        if (logger.isInfoEnabled()) {
                            logger.info("Close dubbo connect: " + client.getLocalAddress() + "-->" + client.getRemoteAddress());
                        }
                        client.close(ConfigUtils.getServerShutdownTimeout());
                    } catch (Throwable t) {
                        logger.warn(t.getMessage(), t);
                    }
                }
            }
            stubServiceMethodsMap.clear();
            super.destroy();
        }

上面方法中优先关闭自身对外提供的服务，然后关闭外部的引用，最后关闭幽灵链接（ghostClient）。很容易理解，如果先关闭外部的引用链接，而自身的链接没有关闭，那么就会出现链接不可用而报错的情况。

关闭自身dubbo服务，分析一下`com.alibaba.dubbo.remoting.exchange.support.header.HeaderExchangeServer#close(int)`的代码：

public void close(final int timeout) {
            startClose();//标记进入关闭流程
            if (timeout > 0) {
                final long max = (long) timeout;
                final long start = System.currentTimeMillis();
                //将channel标记为只读。广播 READONLY 事件给所有 Consumer 们，告诉它们不要在调用我了！！！目的是如果此处注册中心挂掉的情况，依然能达到告诉 Consumer ，我要下线了的功能。
                if (getUrl().getParameter(Constants.CHANNEL_SEND_READONLYEVENT_KEY, true)) {
                    sendChannelReadOnlyEvent();
                }
                //等待所有正在进行中的调用都执行完成，或者达到了超时时间
                while (HeaderExchangeServer.this.isRunning()
                        && System.currentTimeMillis() - start < max) {
                    try {
                        Thread.sleep(10);
                    } catch (InterruptedException e) {
                        logger.warn(e.getMessage(), e);
                    }
                }
            }
            doClose();//关闭心跳检测等
            server.close(timeout);//关闭真正的netty的通信通道，如果你是用的netty的话
        }

那么dubbo是如何判断是否还有调用执行中的任何呢？这就要去看`com.alibaba.dubbo.remoting.exchange.support.DefaultFuture#CHANNELS`中是如何实现的了。当发起一个请求时，会在CHANNELS中记录当前请求的id和channel的键值对；当有获得返回或者取消请求的时候，将该键值对从CHANNELS中删除。所以只要CHANNELS不为空，则表明有请求还未执行完毕。接下来看doClose方法：

private void doClose() {
    //线程安全的标记已关闭状态
            if (!closed.compareAndSet(false, true)) {
                return;
            }
            //停止心跳检测
            stopHeartbeatTimer();
            try {
            //停止心跳检测的定时任务
                scheduled.shutdown();
            } catch (Throwable t) {
                logger.warn(t.getMessage(), t);
            }
        }

上面的代码主要是标记`closed=true`，并且关闭了心跳检测，这样一来，就不会处理新的请求了，注册中心也检测不到该服务。而`server.close(timeout)`则主要是关闭netty的通信通道channel，可以参看`AbstractServer#close`和`NettyServer#doClose`方法。

现在看一下当前服务作为客户端时，`referenceClient`的关闭过程 :`com.alibaba.dubbo.rpc.protocol.dubbo.ReferenceCountExchangeClient#close(int)`：

public void close(int timeout) {
            if (refenceCount.decrementAndGet() <= 0) {
                if (timeout == 0) {
                    client.close();
                } else {
                    client.close(timeout);
                }
                client = replaceWithLazyClient();
            }
        }

这里timeout是服务器停止的等待时间，用于优雅停机。进入  
`com.alibaba.dubbo.remoting.exchange.support.header.HeaderExchangeClient#close(int)`：

public void close(int timeout) {
            // 标记client进入关闭流程.具体代码见com.alibaba.dubbo.remoting.transport.AbstractPeer#startClose
            startClose();
            doClose();//停止心跳检测。具体实现见com.alibaba.dubbo.remoting.exchange.support.header.HeaderExchangeClient#stopHeartbeatTimer
            channel.close(timeout);
        }

跟进channel.close方法`com.alibaba.dubbo.remoting.exchange.support.header.HeaderExchangeChannel#close(int)`：

//优雅关闭channel。这里会一直等待channel的关闭，直到超时强制关闭
        public void close(int timeout) {
            if (closed) {
                return;
            }
            closed = true;
            if (timeout > 0) {
                long start = System.currentTimeMillis();
                while (DefaultFuture.hasFuture(channel)
                        && System.currentTimeMillis() - start < timeout) {
                    try {
                        Thread.sleep(10);
                    } catch (InterruptedException e) {
                        logger.warn(e.getMessage(), e);
                    }
                }
            }
            close();
        }

那么什么是幽灵链接（ghostClient）呢？在获取链接的时候，如果链接为空或者已经被关闭了，那么就会创建ghostClient`com.alibaba.dubbo.rpc.protocol.dubbo.DubboProtocol#getSharedClient`：

/**
         * Get shared connection
         */
        private ExchangeClient getSharedClient(URL url) {
            String key = url.getAddress();
            ReferenceCountExchangeClient client = referenceClientMap.get(key);
            if (client != null) {
                if (!client.isClosed()) {
                    client.incrementAndGetCount();
                    return client;
                } else {
                    referenceClientMap.remove(key);
                }
            }
            synchronized (key.intern()) {
                ExchangeClient exchangeClient = initClient(url);
                client = new ReferenceCountExchangeClient(exchangeClient, ghostClientMap);
                referenceClientMap.put(key, client);
                ghostClientMap.remove(key);
                return client;
            }
        }

我们进入`ReferenceCountExchangeClient`:

public ReferenceCountExchangeClient(ExchangeClient client, ConcurrentMap<String, LazyConnectExchangeClient> ghostClientMap) {
            this.client = client;
            refenceCount.incrementAndGet();
            this.url = client.getUrl();
            if (ghostClientMap == null) {
                throw new IllegalStateException("ghostClientMap can not be null, url: " + url);
            }
            this.ghostClientMap = ghostClientMap;
        }

去查找类`ReferenceCountExchangeClient`中`ghostClientMap`的赋值代码：

//幽灵client,
        private LazyConnectExchangeClient replaceWithLazyClient() {
            //这个操作只为了防止程序bug错误关闭client做的防御措施，初始client必须为false状态
            URL lazyUrl = url.addParameter(Constants.LAZY_CONNECT_INITIAL_STATE_KEY, Boolean.FALSE)
                    .addParameter(Constants.RECONNECT_KEY, Boolean.FALSE)
                    .addParameter(Constants.SEND_RECONNECT_KEY, Boolean.TRUE.toString())
                    .addParameter("warning", Boolean.TRUE.toString())
                    .addParameter(LazyConnectExchangeClient.REQUEST_WITH_WARNING_KEY, true)
                    .addParameter("_client_memo", "referencecounthandler.replacewithlazyclient");
    
            String key = url.getAddress();
            //最差情况下只有一个幽灵连接
            LazyConnectExchangeClient gclient = ghostClientMap.get(key);
            if (gclient == null || gclient.isClosed()) {
                gclient = new LazyConnectExchangeClient(lazyUrl, client.getExchangeHandler());
                ghostClientMap.put(key, gclient);
            }
            return gclient;
        }

现在来说一下2.5.10版本最新的改动，用于实现更良好的优雅停机，也就是上面最开始`ProtocolConfig.destroyAll()`种关闭注册中心后的那一段等待时间。  
**因为provider从注册中心撤销服务和上游consumer将其服务从服务列表中删除并不是原子操作，可能导致上游consumer的服务列表还未更新完成，我们的provider这时发现当前没有进行中的调用就立马关闭服务暴露，导致上游consumer调用该服务失败。所以，dubbo默认的这种优雅停机方案，需要建立在上游consumer有重试机制的基础之上，但由于consumer增加重试特性会增加故障时的雪崩风险，所以大多数分布式服务不愿意增加服务内部之间的重试机制。其实`dubbo.service.shutdown.wait`的值主要是为了防止优雅停机时的无限等待，即限制等待上限，我们也应该用一个参数来设置等待下限，这样整个分布式系统几乎不需要通过重试来保证优雅停机，只需要给与上游consumer少许时间，让他们足够有机会更新完provider的列表就行，这就是`ProtocolConfig.destroyAll()`方法中sleep的原因。**

# 总结 #

> **从整个微服务的调用链路的最上层，依次向下停止服务，并且每个步骤都需要有一个停止等待的过程，等待资源的释放或者依赖服务下线。**

1.  首先，从注册中心中取消注册自己，从而使消费者不要再拉取到它。
2.  然后，sleep 10 秒( 可配 )，等到服务消费，接收到注册中心通知到该服务提供者已经下线，加大了在不重试情况下优雅停机的成功率。
3.  优先关闭自身对外提供的服务，然后关闭外部的引用，最后关闭幽灵链接（ghostClient）。【下面4-8步，是第3步的细分】
4.  sendChannelReadOnlyEvent()：将channel标记为只读, 内部实现是广播 READONLY 事件给所有 Consumer 们，告诉它们不要在调用我了！！！目的是如果此处注册中心挂掉的情况，依然能达到告诉 Consumer ，我要下线了的功能。
5.  sleep 10 毫秒，保证 Consumer 们，尽可能接收到该消息。
6.  关闭心跳检测，不接收新请求，注册中心也检测不到该服务。
7.  检测线程池中的线程是否正在运行，如果有，等待所有线程执行完成，除非超时，则强制关闭。
8.  关闭真正的netty的通信通道，如果你是用的netty的话。

# 参考资料 #

*  [incubator-dubbo-spring-boot-project][Apache dubbo]
 *  [优雅停机][Link 1]
 *  [Enhancement for graceful shutdown][]
 *  [Dubbo源代码分析九：优雅停机][Dubbo]

[Apache dubbo]: https://github.com/apache/incubator-dubbo-spring-boot-project
[70]: /images/20220527/28230e148f824be5a32f2b56cfc5d215.png
[Link 1]: http://dubbo.apache.org/books/dubbo-user-book/demos/graceful-shutdown.html
[Enhancement for graceful shutdown]: https://github.com/apache/incubator-dubbo/pull/1021
[Dubbo]: https://blog.csdn.net/manzhizhen/article/details/78756370