5個Dubbo面試題，含金量超高！
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- 2023-08-17 16:04:161076瀏覽
今天，帶給大家一篇關於Dubbo IO互動的文章。
本文是一位同事所寫，用有趣的文字把枯燥的知識點寫出來，通俗易懂，非常有意思，所以迫不及待找作者授權然後分享給大家：
一些有趣的問題
Dubbo是一個優秀的RPC框架，其中有錯綜複雜的線程模型，這篇文章筆者從自己淺薄的認知中，來剖析Dubbo的整個IO過程。在開始之前，我們先來看以下幾個問題：
業務方法執行之後，資料包就發出去了嗎？ netty3和netty4在執行緒模型上有什麼不同？ 封包到了作業系統socket buffer，經歷了什麼？ Provider打出的log耗時很小，而Consumer端卻超時了，怎麼可以排查到問題？ 封包在物理層是一根管道就直接發過去嗎？ Consumer 業務執行緒await在Condition上，在哪個時機被喚醒？ ……
接下來筆者將以Dubbo2.5.3 作為Consumer，2.7.3作為Provider來講述整個互動過程，筆者站在資料包視角，用第一人稱來敘述，繫上安全帶，我們出發咯。
有意思的旅行
#1、Dubbo2.5.3 Consumer端發起請求
#我是一個資料包，出生在一個叫Dubbo2.5.3 Consumer的小鎮，我的使命是是傳遞訊息，同時也喜歡出門旅行。
某一天，我即將被送出去，據說是要去一個叫Dubbo 2.7.3 Provider的地方。
這一天，業務線程發起發起方法調用，在FailoverClusterInvoker#doInvoke我選擇了一個Provider，然後經過各種Consumer Filter，再經過Netty3的pipeline，最後通過NioWorker#scheduleWriteIfNecessary 方法，我來到了NioWorker的writeTaskQueue隊列中。
當我回頭看主線程時，發現他在DefaultFuture中的Condition等待，我不知道他在等什麼，也不知道他要等多久。
我在writeTaskQueue隊列排了一會兒隊，看到netty3 IO worker線程在永不停歇的執行run方法，大家都稱這個為死循環。
最後，我很幸運，NioWorker#processWriteTaskQueue選擇了我，我被寫到作業系統的Socket緩衝區，我在緩衝區等待，反正時間充足，我回味一下今天的旅行，期間我輾轉了兩個旅行團，分別叫主線程和netty3 IO worker線程，嗯，兩個旅行團服務都不錯，效率很高。
索性我把今天的見聞記錄下來，畫成一張圖，當然不重要的地方我就忽略了。
2、作業系統發送封包
我在作業系統socket緩衝區，經過了很多神奇的事情。
在一個叫傳輸層的地方給我追加上了目標連接埠號碼、來源連接埠號碼
#在一個叫做網路層的地方為我追加上了目標IP、來源IP，同時透過目標IP與遮罩做與運算，找到「下一跳」的IP
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#在一個叫資料鏈結層的地方透過ARP協定給我追加上了「下一跳」的目標MAC位址、來源MAC位址
最有意思的是，我們坐的都是一段一段纜車，每換一個纜車，就要修改目標MAC位址、源MAC位址，後來問了同行的封包小夥伴，這個模式叫做“下一跳”，一跳一跳的跳過去。這裡有很多資料包，體型大的單獨一個纜車，體型小的幾個擠一個纜車，還有一個可怕的事情，體型再大一點，要分拆做多個纜車（雖然這對我們數據包沒啥問題），這個叫拆包和黏包。期間我們經過交換器、路由器，這些地方玩起來很Happy。
當然也有不愉快的事情，就是擁堵，目的地纜車滿了，來不及被拉走，只能等待咯。
3、在Provider端的經歷
#好不容易，我來到了目的地，我坐上了一個叫「零拷貝」號的快艇，迅速到了netty4，netty4果然富麗堂皇，經過NioEventLoop#processSelectedKeys，再經過pipeline中的各種入站handler，我來到了AllChannelHandler的線程池，當然我有很多選擇，但是我隨便選了一個目的地，這裡會經歷解碼、一系列的Filter，才會來的目的地“業務方法”，NettyCodecAdapter#InternalDecoder解碼器很厲害，他可以處理拆包和粘包。
在AllChannelHandler的執行緒池中我會停留一會兒，所以我也畫了一張圖，記錄旅程。
自此，我的旅行結束，新的故事將由新的資料包續寫。
4、Provider端產生了新的封包
我是一個封包，出生在一個叫Dubbo2.7.3 Provider的小鎮，我的使命是去喚醒命中註定的線程，接下來我會開始一段旅行，去一個叫Dubbo2.5.3 Consumer的地方。
在Provider業務方法執行之後
由業務執行緒經過 io.netty.channel.AbstractChannelHandlerContext#writeAndFlush- ##再經過
io.netty.util .concurrent.SingleThreadEventExecutor#execute 執行addTask - 將任務放入佇列
io.netty.util.concurrent.SingleThreadEventExecutor#taskQueue - 我便跟著
io.netty.channel.AbstractChannelHandlerContext$WriteTask 等待NioEventLoop發車，等待的過程中，我記錄了走過的腳步。
AbstractChannelHandlerContext.WriteAndFlushTask ，然後指引我們到socket緩衝區等候，永不知疲倦，我似乎領略到他身上有一種倔強的、追求極致的匠人精神。
io.netty.channel.AbstractChannel.AbstractUnsafe#write，我到達了作業系統socket緩衝區。在作業系統層面和大多數資料包一樣，也是做纜車達到目的地。
5、到達dubbo 2.5.3 Consumer端
到達dubbo 2.5.3 Consumer端，我在作業系統socket緩衝區等了一會兒，同樣是坐了「零拷貝號」快艇，到達了真正的目的地dubbo 2.5.3 Consumer，在這裡我發現，NioWorker#run是一個死循環，然後執行NioWorker#processSelectedKeys ，透過NioWorker#read方式讀出來，我就到達了AllChannelHandler的執行緒池，這是一個業務執行緒池。
我在這裡等待一會，等任務被調度，我看見com.alibaba.dubbo.remoting.exchange.support.DefaultFuture#doReceived被執行了，同時Condition的signal被執行了。我在遠處看到了一個被阻塞線程被喚醒，我似乎明白，因為我的到來，喚醒了一個沉睡的線程，我想這應該是我生命的意義。
至此，我的使命也完成了，這次旅程結束。
總結netty3和netty4的執行緒模型
#我們根據兩個封包的自述，來總結一下netty3和netty4的執行緒模型。
1、netty3寫入過程
#2、Netty4的讀寫過程
說明：這裡沒有netty3的讀取過程，netty3讀過程和netty4相同，pipeline是由IO執行緒執行。
總結：netty3與netty4線程模型的差異在於寫入過程，netty3中pipeline由業務線程執行，而netty4無論讀寫，pipeline統一由IO線程執行。
netty4中ChannelPipeline中的Handler鏈統一由I/O執行緒串列調度，無論是讀取或寫入操作，netty3中的write操作時由業務執行緒處理Handler鏈。 netty4中可以降低執行緒之間的上下文切換所帶來的時間消耗，但是netty3中業務執行緒可以並發執行Handler鏈。如果有一些耗時的Handler操作會導致netty4的效率低下，但是可以考慮將這些耗時操作放在業務執行緒最先執行，不放在Handler裡處理。由於業務執行緒可以並發執行，同樣也可以提高效率。
一些疑難題排查
有遇到一些比較典型的疑難問題，例如當Provider答應的didi.log耗時正常，而Consumer端超時了，此時有如下排查方向，didi.log的Filter其實處於非常裡層，往往無法反映真實的業務方法執行情況。
Provider除了業務方向執行外，序列化也有可能是耗時的，所以可以用arthas監控最外側方法org.apache.dubbo.remoting.transport.DecodeHandler #received，排除業務方法耗時高的問題
Provider中資料包寫入是否耗時，監控io.netty.channel.AbstractChannelHandlerContext#invokeWrite方法
透過netstat 也能查看目前tcp socket的一些訊息，例如Recv-Q, Send-Q，Recv-Q是已經到了接受緩衝區，但是還沒被應用程式碼讀走的資料。 Send-Q是已經到了發送緩衝區，但是對方還沒有回覆Ack的資料。這兩種數據正常一般不會堆積，如果堆積了，可能就有問題了。
#看Consumer NioWorker#processSelectedKeys （dubbo2.5.3）方法是否耗時高。
直到最終整個連結的所有細節…問題肯定是可以解決的。
尾聲
#在整個互動過程中，筆者省略執行緒堆疊呼叫的一些細節和來源程式碼的細節，例如序列化與反序列化，dubbo怎麼讀出完整的資料包的，業務方法執行前那些Filter是怎麼排序和分佈的，netty的Reactor模式是如何實現的。這些都是非常有趣的問題…
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