Dubbo 3 之 Triple 流控反压原理解析

作者:顾欣

Triple 是 Dubbo 3 提出的基于 HTTP2 的开放协议,旨在解决 Dubbo 2 私有协议带来的互通性问题。Triple 基于 HTTP/2 定制自己的流控,支持通过特定的异常通知客户端业务层服务端负载高情况,保护了服务端被大流量击垮,提高系统高可用能力。

一、流控反压现状

客户端和服务器端在接收数据的时候有一个缓冲区来临时存储数据,但是缓冲区的大小是有限制的,所以有可能会出现缓冲区溢出的情况,HTTP 通过流控保护数据溢出丢失风险。

1、HTTP/1 流控

在 HTTP/1.1 中,流量的控制依赖的是底层TCP协议,在客户端和服务器端建立连接的时候,会使用系统默认的设置来建立缓冲区。在数据进行通信的时候,会告诉对方它的接收窗口的大小,这个接收窗口就是缓冲区中剩余的可用空间。如果接收窗口大小为零,则说明接收方缓冲区已满,则发送方将不再发送数据,直到客户端清除其内部缓冲区,然后请求恢复数据传输。

2、HTTP/2 流控

HTTP/2 使用了多路复用机制,一个TCP连接可以有多个 HTTP/2 连接,故在 HTTP/2 中,有更加精细的流控制机制,允许服务端实现自己数据流和连接级的流控制。服务端与客户端初次见了连接时,会通过发送 HTTP/2 SettingsFrame设置初始化的流控窗口大小,用于 Stream 级别流控,默认为 65,535 字节。定好流控窗口后,每次客户端发送数据就会减少流控窗口的大小,服务端收到数据后会发送窗口更新包(WINDOW_UPDATE frame)通知客户端更新窗口。客户端收到窗口更新包后就会增加对应值的流控窗口,从而达到动态控制的目的。

Dubbo 3 之 Triple 流控反压原理解析插图

二、Triple流控反压

Netty 基于 HTTP/2 实现了基础的流控,当服务端负载过高,客户端发送窗口为 0 时,新增请求就无法被发送出去,会在缓存到客户端待发送请求队列中,缓存数据过大,就会造成客户端内存溢出,影响业务程序。

Triple 基于 Netty 实现了 HTTP/2 协议,通过 HTTP/2 FlowController接口统一封装,在实现分为进站(inbound)和出站(outbound)两个维度的实现。Triple 在 inbound 流量上使用了 Netty 的默认流控实现,在 outbound 上实现了自己流控,基于服务端负载,将服务端流量压力透传到客户端业务层,实现客户端的业务反压,暂停业务继续发送请求,保护服务端不被大流量击垮。

1、连接初始化

Triple在初次建立连接时,通过 TripleHttpProtocol 初始化 HTTP/2 配置,默认流控窗口 DEFAULT_WINDOW_INIT_SIZE = MIB_8,并在服务端和客户端加入自己的 outbound 流控接口。

Dubbo 3 之 Triple 流控反压原理解析插图1

2、Inbound流控

Inbound 流量会通过 DefaultHttpLocalFlowControllerconsumeBytes 方法实现流控窗口更新与发送。

1) 入口传入HTTP 流与更新数据大小

Dubbo 3 之 Triple 流控反压原理解析插图2

2) 找到对应连接实现数据消费

Dubbo 3 之 Triple 流控反压原理解析插图3

3) 更新流控窗口

Dubbo 3 之 Triple 流控反压原理解析插图4

4) 发送流控更新数据包(window_update)

Dubbo 3 之 Triple 流控反压原理解析插图5

3、Outbound流控

Outbound 通过 Triple 自己的流控实现 TriHttpRemoteFlowController,将服务端压力反馈到业务层,保护服务端被大流量击垮。

1) 发送数据时判断是否还有窗口

Dubbo 3 之 Triple 流控反压原理解析插图6

2) 窗口为0时抛出特定异常

Dubbo 3 之 Triple 流控反压原理解析插图7

3) 反馈客户端流控异常

Dubbo 3 之 Triple 流控反压原理解析插图8

4、总结

Triple 通过将底层客户端发送窗口为 0 场景封装为特定流控异常,透传至客户端上层业务,阻止客户端业务继续数据发送,有效的保护了服务端被大流量击垮和客户端的内存溢出的问题。

三、未来展望

目前 Triple 已经基本实现了流控反压能力,未来我们将深度联动业务,基于业务负载自适应调整反压流控,一是在 inbound 上将流控窗口包发送时机调整到服务端业务处理完成后,二是在 outbound 流量上关联客户端业务层,动态调整客户端发送速率。从而实现基于服务端业务负载动态反压流控机制。

欢迎在 https://github.com/apache/dubbo 给 Dubbo Star。

文章来源于互联网:Dubbo 3 之 Triple 流控反压原理解析

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