多服务器通讯层应该如何设计—一次code review小记

Tim — Thu, 21 May 2009 16:16:41 +0000

大型的网络应用服务器(比如即时通讯及游戏服务器等)通常有大量的服务器内部数据通讯需求，几个月前曾经介绍过通讯层的实现再谈点对点通讯模块的故障问题，目前这个程序已经经历了数个版本的重构。今天进行了一次小组code review，讨论了当前版本的一些问题。

I. Background

对于服务器内部的通讯功能，已经有TCP提供可靠传输，已经有类似Apache MINA这样的框架来提供上层的封装，业务逻辑代码完全可以直接基于socket或MINA这样的框架来直接传送数据，我们为什么还需要包装一个独立的通讯层？

目前考虑到的原因有

Connection pool作用。为了节点间更高的throughput, 通常两节点之间会使用n个固定连接来传输。n可设为CPU内核数大小。
多节点互相连接的处理。一个节点需要连接n个节点发送信息。如果这部分逻辑放在业务调用层来实现，业务层会变得臃肿。
处理自动重连逻辑，单个节点可以停用并重新启用。将这部分逻辑封装到通讯层，上层调用会更优雅。
服务器之间通讯很短时间内不稳定(比如10s左右的中断)的处理。如果IDC内部或IDC之间通讯不稳定会造成这种现象。我们希望这种短暂的中断，不要引起业务逻辑重新选择节点，造成大量数据迁移及cache重构带来的内部振荡。
海量数据传输最优化，大部分时间单个节点单向传输会>10k个数据包/s，独立的通讯层容易测试观察该环节是否存在瓶颈。

首先由主程介绍了目前的数据流程，架构图及核心代码片断。比较核心的重发机制图示意如下

(Figure 1: 重发的流程)

过程说明：

每个数据包有个TTL值，TTL>0之前会一直重试发给同一节点。这主要避免短期网络中断带来集群内振荡。
如果正常的节点投递失败，则继续投递到backup节点。Backup节点由调用方在投递时候指定。类似在邮政寄快递，需要填写如果投递不到收件人怎么处理。通讯层只是根据投递地址表(list)来进行二次投递。
如果backup也失败，则返回调用方的callback FailureHandler。这点有点类似Erlang里面失败处理的思路。

重发那一段流程是否必要，因为TCP本身已经有重发逻辑。应用层再加上一层重发处理，原理上可以应付短暂的网络中断，但是实际运行过程中能否真正有很大效果。(目前运行的情况也没有很明确的数据来支持这一点)
目前一个节点需要连接的多个节点是静态配置的，即由程序启动时候决定，没有做自动发现及删除。目标节点是否可用由发送方自行判断。因此提出一个问题，backup节点选择由调用方来指定是否最佳？可否让通讯层自动协商，内部选择另一个同一类型的节点来做替代节点？但实现通讯层节点自动协商机制会增加程序复杂度。毕竟我们不是P2P程序，节点故障发生的情况很少。因此需要综合来权衡。
目前的结构处理几十到上百个节点的集群问题不大，如果要用在上千个节点的场合，有哪些环节需要调整？

其他提出的一些问题是针对具体代码写法的，由于不具有广泛借鉴意义，就不一一赘述。