Dubbo 优雅停机演进之路

一、前言

『ShutdownHook- Java 优雅停机解决方案』 一文中我们聊到了 Java 实现优雅停机原理。接下来我们就跟根据上面知识点,深入 Dubbo 内部,去了解一下 Dubbo 如何实现优雅停机。

二、Dubbo 优雅停机待解决的问题

为了实现优雅停机,Dubbo 需要解决一些问题:

  1. 新的请求不能再发往正在停机的 Dubbo 服务提供者。
  2. 若关闭服务提供者,已经接收到服务请求,需要处理完毕才能下线服务。
  3. 若关闭服务消费者,已经发出的服务请求,需要等待响应返回。

解决以上三个问题,才能使停机对业务影响降低到最低,做到优雅停机。

三、2.5.X

Dubbo 优雅停机在 2.5.X 版本实现比较完整,这个版本的实现相对简单,比较容易理解。所以我们先以 Dubbo 2.5.X 版本源码为基础,先来看一下 Dubbo 如何实现优雅停机。

3.1、优雅停机总体实现方案

优雅停机入口类位于 AbstractConfig 静态代码中,源码如下:

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

这里将会注册一个 ShutdownHook ,一旦应用停机将会触发调用 ProtocolConfig.destroyAll()

ProtocolConfig.destroyAll() 源码如下:

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public static void destroyAll() {
    // 防止并发调用
    if (!destroyed.compareAndSet(false, true)) {
        return;
    }
    // 先注销注册中心
    AbstractRegistryFactory.destroyAll();

    // Wait for registry notification
    try {
        Thread.sleep(ConfigUtils.getServerShutdownTimeout());
    } catch (InterruptedException e) {
        logger.warn("Interrupted unexpectedly when waiting for registry notification during shutdown process!");
    }

    ExtensionLoader<Protocol> loader = ExtensionLoader.getExtensionLoader(Protocol.class);
    // 再注销 Protocol
    for (String protocolName : loader.getLoadedExtensions()) {
        try {
            Protocol protocol = loader.getLoadedExtension(protocolName);
            if (protocol != null) {
                protocol.destroy();
            }
        } catch (Throwable t) {
            logger.warn(t.getMessage(), t);
        }
    }
    }

从上面可以看到,Dubbo 优雅停机主要分为两步:

  1. 注销注册中心
  2. 注销所有 Protocol

3.2、注销注册中心

注销注册中心源码如下:

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public static void destroyAll() {
    if (LOGGER.isInfoEnabled()) {
        LOGGER.info("Close all registries " + getRegistries());
    }
    // Lock up the registry shutdown process
    LOCK.lock();
    try {
        for (Registry registry : getRegistries()) {
            try {
                registry.destroy();
            } catch (Throwable e) {
                LOGGER.error(e.getMessage(), e);
            }
        }
        REGISTRIES.clear();
    } finally {
        // Release the lock
        LOCK.unlock();
    }
}

这个方法将会将会注销内部生成注册中心服务。注销注册中心内部逻辑比较简单,这里就不再深入源码,直接用图片展示。

ps: 源码位于:AbstractRegistry

以 ZK 为例,Dubbo 将会删除其对应服务节点,然后取消订阅。由于 ZK 节点信息变更,ZK 服务端将会通知 dubbo 消费者下线该服务节点,最后再关闭服务与 ZK 连接。

通过注册中心,Dubbo 可以及时通知消费者下线服务,新的请求也不再发往下线的节点,也就解决上面提到的第一个问题:新的请求不能再发往正在停机的 Dubbo 服务提供者。

但是这里还是存在一些弊端,由于网络的隔离,ZK 服务端与 Dubbo 连接可能存在一定延迟,ZK 通知可能不能在第一时间通知消费端。考虑到这种情况,在注销注册中心之后,加入等待进制,代码如下:

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// Wait for registry notification
try {
    Thread.sleep(ConfigUtils.getServerShutdownTimeout());
} catch (InterruptedException e) {
    logger.warn("Interrupted unexpectedly when waiting for registry notification during shutdown process!");
}

默认等待时间为 10000ms,可以通过设置 dubbo.service.shutdown.wait 覆盖默认参数。10s 只是一个经验值,可以根据实际情设置。不过这个等待时间设置比较讲究,不能设置成太短,太短将会导致消费端还未收到 ZK 通知,提供者就停机了。也不能设置太长,太长又会导致关停应用时间边长,影响发布体验。

3.3、注销 Protocol

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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);
    }
}

loader#getLoadedExtensions 将会返回两种 Protocol 子类,分别为 DubboProtocolInjvmProtocol

DubboProtocol 用与服务端请求交互,而 InjvmProtocol 用于内部请求交互。如果应用调用自己提供 Dubbo 服务,不会再执行网络调用,直接执行内部方法。

这里我们主要来分析一下 DubboProtocol 内部逻辑。

DubboProtocol#destroy 源码:

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public void destroy() {
    // 关闭 Server
    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());
                }
                server.close(ConfigUtils.getServerShutdownTimeout());
            } catch (Throwable t) {
                logger.warn(t.getMessage(), t);
            }
        }
    }
    // 关闭 Client
    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());
                }
                client.close(ConfigUtils.getServerShutdownTimeout());
            } catch (Throwable t) {
                logger.warn(t.getMessage(), t);
            }
        }
    }

    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();
}

Dubbo 默认使用 Netty 作为其底层的通讯框架,分为 ServerClientServer 用于接收其他消费者 Client 发出的请求。

上面源码中首先关闭 Server ,停止接收新的请求,然后再关闭 Client。这样做就降低服务被消费者调用的可能性。

3.4、关闭 Server

首先将会调用 HeaderExchangeServer#close,源码如下:

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public void close(final int timeout) {
    startClose();
    if (timeout > 0) {
        final long max = (long) timeout;
        final long start = System.currentTimeMillis();
        if (getUrl().getParameter(Constants.CHANNEL_SEND_READONLYEVENT_KEY, true)) {
	   // 发送 READ_ONLY 事件
            sendChannelReadOnlyEvent();
        }
        while (HeaderExchangeServer.this.isRunning()
                && System.currentTimeMillis() - start < max) {
            try {
                Thread.sleep(10);
            } catch (InterruptedException e) {
                logger.warn(e.getMessage(), e);
            }
        }
    }
    // 关闭定时心跳检测
    doClose();
    server.close(timeout);
}

private void doClose() {
    if (!closed.compareAndSet(false, true)) {
        return;
    }
    stopHeartbeatTimer();
    try {
        scheduled.shutdown();
    } catch (Throwable t) {
        logger.warn(t.getMessage(), t);
    }
}

这里将会向服务消费者发送 READ_ONLY 事件。消费者接受之后,主动排除这个节点,将请求发往其他正常节点。这样又进一步降低了注册中心通知延迟带来的影响。

接下来将会关闭心跳检测,关闭底层通讯框架 NettyServer。这里将会调用 NettyServer#close 方法,这个方法实际在 AbstractServer 处实现。

AbstractServer#close 源码如下:

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public void close(int timeout) {
    ExecutorUtil.gracefulShutdown(executor, timeout);
    close();
}

这里首先关闭业务线程池,这个过程将会尽可能将线程池中的任务执行完毕,再关闭线程池,最后在再关闭 Netty 通讯底层 Server。

Dubbo 默认将会把请求/心跳等请求派发到业务线程池中处理。

关闭 Server,优雅等待线程池关闭,解决了上面提到的第二个问题:若关闭服务提供者,已经接收到服务请求,需要处理完毕才能下线服务。

Dubbo 服务提供者关闭流程如图:

ps:为了方便调试源码,附上 Server 关闭调用联。

DubboProtocol#destroy
    ->HeaderExchangeServer#close
        ->AbstractServer#close
            ->NettyServer#doClose                

3.5 关闭 Client

Client 关闭方式大致同 Server,这里主要介绍一下处理已经发出请求逻辑,代码位于HeaderExchangeChannel#close

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// graceful close
public void close(int timeout) {
    if (closed) {
        return;
    }
    closed = true;
    if (timeout > 0) {
        long start = System.currentTimeMillis();
	// 等待发送的请求响应信息
        while (DefaultFuture.hasFuture(channel)
                && System.currentTimeMillis() - start < timeout) {
            try {
                Thread.sleep(10);
            } catch (InterruptedException e) {
                logger.warn(e.getMessage(), e);
            }
        }
    }
    close();
}

关闭 Client 的时候,如果还存在未收到响应的信息请求,将会等待一定时间,直到确认所有请求都收到响应,或者等待时间超过超时时间。

ps:Dubbo 请求会暂存在 DefaultFuture Map 中,所以只要简单判断一下 Map 就能知道请求是否都收到响应。

通过这一点我们就解决了第三个问题:若关闭服务消费者,已经发出的服务请求,需要等待响应返回。

Dubbo 优雅停机总体流程如图所示。

Dubbogracefulshutdown.jpg

ps: Client 关闭调用链如下所示:

DubboProtocol#close
    ->ReferenceCountExchangeClient#close
        ->HeaderExchangeChannel#close
            ->AbstractClient#close

2.7.X

Dubbo 一般与 Spring 框架一起使用,2.5.X 版本的停机过程可能导致优雅停机失效。这是因为 Spring 框架关闭时也会触发相应的 ShutdownHook 事件,注销相关 Bean。这个过程若 Spring 率先执行停机,注销相关 Bean。而这时 Dubbo 关闭事件中引用到 Spring 中 Bean,这就将会使停机过程中发生异常,导致优雅停机失效。

为了解决该问题,Dubbo 在 2.6.X 版本开始重构这部分逻辑,并且不断迭代,直到 2.7.X 版本。

新版本新增 ShutdownHookListener,继承 Spring ApplicationListener 接口,用以监听 Spring 相关事件。这里 ShutdownHookListener 仅仅监听 Spring 关闭事件,当 Spring 开始关闭,将会触发 ShutdownHookListener 内部逻辑。

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public class SpringExtensionFactory implements ExtensionFactory {
    private static final Logger logger = LoggerFactory.getLogger(SpringExtensionFactory.class);

    private static final Set<ApplicationContext> CONTEXTS = new ConcurrentHashSet<ApplicationContext>();
    private static final ApplicationListener SHUTDOWN_HOOK_LISTENER = new ShutdownHookListener();

    public static void addApplicationContext(ApplicationContext context) {
        CONTEXTS.add(context);
        if (context instanceof ConfigurableApplicationContext) {
            // 注册 ShutdownHook
            ((ConfigurableApplicationContext) context).registerShutdownHook();
            // 取消 AbstractConfig 注册的 ShutdownHook 事件
            DubboShutdownHook.getDubboShutdownHook().unregister();
        }
        BeanFactoryUtils.addApplicationListener(context, SHUTDOWN_HOOK_LISTENER);
    }
    // 继承 ApplicationListener,这个监听器将会监听容器关闭事件
    private static class ShutdownHookListener implements ApplicationListener {
        @Override
        public void onApplicationEvent(ApplicationEvent event) {
            if (event instanceof ContextClosedEvent) {
                DubboShutdownHook shutdownHook = DubboShutdownHook.getDubboShutdownHook();
                shutdownHook.doDestroy();
            }
        }
    }
}

当 Spring 框架开始初始化之后,将会触发 SpringExtensionFactory 逻辑,之后将会注销 AbstractConfig 注册 ShutdownHook,然后增加 ShutdownHookListener。这样就完美解决上面『双 hook』 问题。

最后

优雅停机看起来实现不难,但是里面设计细枝末节却非常多,一个点实现有问题,就会导致优雅停机失效。如果你也正在实现优雅停机,不妨参考一下 Dubbo 的实现逻辑。

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