【Flink网络通讯（一）】Flink RPC框架的整体设计

文章目录

• 1. Akka基本概念与Actor模型
• 2. Akka相关demo
• 3. Flink RPC框架与Akka的关系
• 4.运行时RPC整体架构设计
• 5. RpcEndpoint的设计与实现

我们从整体的角度看一下Flink RPC通信框架的设计与实现，了解其底层Akka通信框架的基础概念及二者之间的关系。

 

1. Akka基本概念与Actor模型

Akka是使用Scala语言编写的库，用于在JVM上简化编写具有可容错、高可伸缩性的Java或Scala的Actor模型。Akka基于Actor模型，提供了一个用于构建可扩展、弹性、快速响应的应用程序的平台。

Actor 模型是一种并发计算模型，Actor 模型的核心思想是将计算单元抽象为独立的并发实体，称为 “actors”，这些 actors 之间通过消息传递进行通信。

以下是 Actor 模型的一些关键概念：

 

Actor由状态（State）、行为（Behavior）和邮箱（Mailbox）三部分组成。

actor系统

 

2. Akka相关demo

2.1. 创建Akka系统

Akka系统的核心组件包括ActorSystem和Actor，构建一个Akka系统，首先需要创建ActorSystem，然后通过ActorSystem创建Actor。

如代码所示，Akka系统中包含了创建ActorSystem以及Actor的基本实例。

// 1. 构建ActorSystem
// 使用缺省配置
ActorSystem system = ActorSystem.create("sys");
// 也可显示指定appsys配置
// ActorSystem system1 = ActorSystem.create("helloakka", ConfigFactory.load("appsys"));

// 2. 构建Actor,获取该Actor的引用，即ActorRef
ActorRef helloActor = system.actorOf(Props.create(HelloActor.class), "helloActor");

// 3. 给helloActor发送消息
helloActor.tell("hello helloActor", ActorRef.noSender());

// 4. 关闭ActorSystem
system.terminate();

在Akka中，创建的每个Actor都有自己的路径，该路径遵循 ActorSystem 的层级结构，大致如下：

本地：akka://sys/user/helloActor
远程：akka.tcp://sys@l27.0.0.1:2020/user/remoteActor   




- sys，创建的ActorSystem的名字；
- user，通过ActorSystem#actorOf和ActorContext#actorOf 方法创建的 Actor 都属于/user下，其是系统层面创建的，与系统整体行为有关，在开发阶段并不需要对其过多关注；
- helloActor，我们创建的HelloActor。

其中远程部分路径含义如下：

- akka.tcp，远程通信方式为tcp；
- sys@127.0.0.1:2020，ActorSystem名字及远程主机ip和端口号。

 

2.2. 根据path获取Actor并与之通讯

若提供了Actor的路径，可以通过路径获取到ActorRef，然后与之通信，代码如下所示：

ActorSystem system = ActorSystem.create("sys")；
ActorSelection as = system.actorSelection("/path/to/actor");

Timeout timeout = new Timeout(Duration.create(2, "seconds"));
Future<ActorRef> fu = as.resolveOne(timeout);

fu.onSuccess(new OnSuccess<ActorRef>() {
    @Override
    public void onSuccess(ActorRef actor) {
        System.out.println("actor:" + actor);
        actor.tell("hello actor", ActorRef.noSender());
    }
}, system.dispatcher());

fu.onFailure(new OnFailure() {
    @Override
    public void onFailure(Throwable failure) {
        System.out.println("failure:" + failure);
    }
}, system.dispatcher());

 

3. Flink RPC框架与Akka的关系

Flink进行RPC通信的组件

通过AkkaRpcService实现远程通讯能力

 

4.运行时RPC整体架构设计

Flink的RPC框架设计非常复杂，除了基于Akka构建了底层通信系统之外，还会使用JDK动态代理构建RpcGateway接口的代理类。

Flink RPC UML关系图

这里我们简单梳理一下RPC架构涉及的组件以及每种组件的作用。

1. 基本实现类与FencedToken对比

1. RpcEndpoint的实现类有TaskExecutor组件，FencedRpcEndpoint的实现类有Dispatcher、JobMaster以及ResourceManager等组件。这些组件可以获取RpcService中ActorSystem的dispatcher服务，并直接通过dispatcher创建Task线程实例。
2. RpcService提供了创建和启动RpcServer的方法。

1. RpcServer接口通过AkkaInvocationHandler动态代理类实现，所有远程或本地的执行请求最终都会转换到AkkaInvocationHandler代理类中执行。

 

5. RpcEndpoint的设计与实现

RpcEndpoint是集群中RPC组件的端点，每个RpcEndpoint都对应一个由endpointId和actorSystem确定的路径，且该路径对应同一个Akka Actor。

如图，所有需要实现RPC通信的集群组件都会继承RpcEndpoint抽象类，例如TaskExecutor、Dispatcher以及ResourceManager组件服务，还包括根据JobGraph动态创建和启动的JobMaster服务。

从图中我们可以看出，RpcEndpoint实现了RpcGateway和AutoCloseableAsync两个接口，其中 RpcGateway 提供了动态获取RpcEndpoint中Akka地址和HostName的方法。

 
RpcEndpoint中包含RpcService、RpcServer以及MainThreadExecutor三个重要的成员变量，其中