Apache Seata应用侧启动过程剖析——RM TM如何与TC建立连接

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Apache Seata应用侧启动过程剖析——RM & TM如何与TC建立连接

前言

看过官网 README 的第一张图片的同学都应该清楚,Seata 协调分布式事务的原理便在于通过其协调器侧的 TC,来与应用侧的 TM、RM 进行各种通信与交互,来保证分布式事务中,多个事务参与者的数据一致性。那么 Seata 的协调器侧与应用侧之间,是如何建立连接并进行通信的呢?

没错,答案就是 Netty,Netty 作为一款高性能的 RPC 通信框架,保证了 TC 与 RM 之间的高效通信,关于 Netty 的详细介绍,本文不再展开,今天我们探究的重点,在于应用侧在启动过程中,如何通过一系列 Seata 关键模块之间的协作(如 RPC、Config/Registry Center 等),来建立与协调器侧之间的通信

从 GlobalTransactionScanner 说起

我们知道 Seata 提供了多个开发期注解,比如用于开启分布式事务的@GlobalTransactional、用于声明 TCC 两阶段服务的@TwoPhraseBusinessAction 等,它们都是基于 Spring AOP 机制,对使用了注解的 Bean 方法分配对应的拦截器进行增强,来完成对应的处理逻辑。而 GlobalTransactionScanner 这个 Spring Bean,就承载着为各个注解分配对应的拦截器的职责,从其 Scanner 的命名,我们也不难推断出,它是为了在 Spring 应用启动过程中,对与全局事务(GlobalTransactionScanner)相关的 Bean 进行扫描、处理的。

除此之外,应用侧 RPC 客户端(TMClient、RMClient)初始化、与 TC 建立连接的流程,也是在 GlobalTransactionScanner#afterPropertiesSet()中发起的:

    /*** package:io.seata.spring.annotation* class:GlobalTransactionScanner*/@Overridepublic void afterPropertiesSet() {if (disableGlobalTransaction) {if (LOGGER.isInfoEnabled()) {LOGGER.info("Global transaction is disabled.");}return;}//在Bean属性初始化之后,执行TM、RM的初始化initClient();}

RM & TM 的初始化与连接过程

这里,我们以 RMClient.init()为例说明,TMClient 的初始化过程亦同理。

类关系的设计

查看 RMClient#init()的源码,我们发现,RMClient 先构造了一个 RmNettyRemotingClient,然后执行其初始化init()方法。而 RmNettyRemotingClient 的构造器初始化方法,都会逐层调用父类的构造器与初始化方法

    /*** RMClient的初始化逻辑* package:io.seata.rm* class:RMClient*/public static void init(String applicationId, String transactionServiceGroup) {//① 首先从RmNettyRemotingClient类开始,依次调用父类的构造器RmNettyRemotingClient rmNettyRemotingClient = RmNettyRemotingClient.getInstance(applicationId, transactionServiceGroup);rmNettyRemotingClient.setResourceManager(DefaultResourceManager.get());rmNettyRemotingClient.setTransactionMessageHandler(DefaultRMHandler.get());//② 然后从RmNettyRemotingClient类开始,依次调用父类的init()rmNettyRemotingClient.init();}

上述 RMClient 系列各类之间的关系以及调用构造器和 init()初始化方法的过程如下图示意:
RMClient.init简化版流程与主要类之间的关系

那么为何要将 RMClient 设计成这样较为复杂的继承关系呢?其实是为了将各层的职责、边界划分清楚,使得各层可以专注于特定逻辑处理,实现更好的扩展性,这部分的详细设计思路,可参考 Seata RPC 模块重构 PR 的操刀者乘辉兄的文章Seata-RPC 重构之路)

初始化的完整流程

各类的构造器与初始化方法中的主要逻辑,大家可以借助下面这个能表意的序列图来梳理下,此图大家也可先跳过不看,在下面我们分析过几个重点类后,再回头来看这些类是何时登场、如何交互的协作的。
RMClient的初始化流程

抓住核心——Channel 的创建

首先我们需要知道,应用侧与协调器侧的通信是借助 Netty 的 Channel(网络通道)来完成的,因此通信过程的关键在于 Channel 的创建,在 Seata 中,通过池化的方式(借助了 common-pool 中的对象池)方式来创建、管理 Channel。

这里我们有必要简要介绍下对象池的简单概念及其在 Seata 中的实现:
涉及到的 common-pool 中的主要类:

  • GenericKeydObjectPool<K, V>:KV 泛型对象池,提供对所有对象的存取管理,而对象的创建由其内部的工厂类来完成
  • KeyedPoolableObjectFactory<K, V>:KV 泛型对象工厂,负责池化对象的创建,被对象池持有

涉及到的 Seata 中对象池实现相关的主要类:

  • 首先,被池化管理的对象就是Channel,对应 common-pool 中的泛型 V
  • NettyPoolKey:Channel 对应的 Key,对应 common-pool 中的泛型 K,NettyPoolKey 主要包含两个信息:
    • address:创建 Channel 时,对应的 TC Server 地址
    • message:创建 Channel 时,向 TC Server 发送的 RPC 消息体
  • GenericKeydObjectPool<NettyPoolKey,Channel>:Channel 对象池
  • NettyPoolableFactory:创建 Channel 的工厂类

认识了上述对象池相关的主要类之后,我们再来看看 Seata 中涉及 Channel 管理以及与 RPC 相关的几个主要类:

  • NettyClientChannelManager:
    • 持有 Channel 对象池
    • 与 Channel 对象池交互,对应用侧 Channel 进行管理(获取、释放、销毁、缓存等)
  • RpcClientBootstrap:RPC 客户端核心引导类,持有 Netty 框架的 Bootstrap 对象,具备启停能力;具有根据连接地址来获取新 Channel 的能力,供 Channel 工厂类调用
  • AbstractNettyRemotingClient:
    • 初始化并持有 RpcClientBootstrap
    • 应用侧 Netty 客户端的顶层抽象,抽象了应用侧 RM/TM 取得各自 Channel 对应的 NettyPoolKey 的能力,供 NettyClientChannelManager 调用
    • 初始化 NettyPoolableFactory

了解上述概念后,我们可以把 Seata 中创建 Channel 的过程简化如下:
创建Channel对象过程

看到这里,大家可以回过头再看看上面的RMClient 的初始化序列图,应该会对图中各类的职责、关系,以及整个初始化过程的意图有一个比较清晰的理解了。

建立连接的时机与流程

那么,RMClient 是何时与 Server 建立连接的呢?

在 RMClient 初始化的过程中,大家会发现,很多 init()方法都设定了一些定时任务,而 Seata 应用侧与协调器的重连(连接)机制,就是通过定时任务来实现的:

    /*** package:io.seata.core.rpcn.netty* class:AbstractNettyRemotingClient*/public void init() {//设置定时器,定时重连TC ServertimerExecutor.scheduleAtFixedRate(new Runnable() {@Overridepublic void run() {clientChannelManager.reconnect(getTransactionServiceGroup());}}, SCHEDULE_DELAY_MILLS, SCHEDULE_INTERVAL_MILLS, TimeUnit.MILLISECONDS);if (NettyClientConfig.isEnableClientBatchSendRequest()) {mergeSendExecutorService = new ThreadPoolExecutor(MAX_MERGE_SEND_THREAD,MAX_MERGE_SEND_THREAD,KEEP_ALIVE_TIME, TimeUnit.MILLISECONDS,new LinkedBlockingQueue<>(),new NamedThreadFactory(getThreadPrefix(), MAX_MERGE_SEND_THREAD));mergeSendExecutorService.submit(new MergedSendRunnable());}super.init();clientBootstrap.start();}

我们通过跟踪一次 reconnect 的执行,看看上面探究的几个类之间是如何协作,完成 RMClient 与 TC 的连接的(实际上首次连接可能发生在 registerResource 的过程中,但流程一致)
RMClient与TC Server连接过程

这个图中,大家可以重点关注这几个点:

  • NettyClientChannelManager 执行具体 AbstractNettyRemotingClient 中,获取 NettyPoolKey 的回调函数(getPoolKeyFunction()):应用侧的不同 Client(RMClient 与 TMClient),在创建 Channel 时使用的 Key 不同,使两者在重连 TC Server 时,发送的注册消息不同,这也是由两者在 Seata 中扮演的角色不同而决定的:
    • TMClient:扮演事务管理器角色,创建 Channel 时,仅向 TC 发送 TM 注册请求(RegisterTMRequest)即可
    • RMClient:扮演资源管理器角色,需要管理应用侧所有的事务资源,因此在创建 Channel 时,需要在发送 RM 注册请求(RegesterRMRequest)前,获取应用侧所有事务资源(Resource)信息,注册至 TC Server
  • 在 Channel 对象工厂 NettyPoolableFactory 的 makeObject(制造 Channel)方法中,使用 NettyPoolKey 中的两项信息,完成了两项任务:
    • 使用 NettyPoolKey 的 address 创建新的 Channel
    • 使用 NettyPoolKey 的 message 以及新的 Channel 向 TC Server 发送注册请求,这就是 Client 向 TC Server 的连接(首次执行)或重连(非首次,由定时任务驱动执行)请求

以上内容,就是关于 Seata 应用侧的初始化及其与 TC Server 协调器侧建立连接的全过程分析。

更深层次的细节,建议大家再根据本文梳理的脉络和提到的几个重点,细致地阅读下源码,相信定会有更深层次的理解和全新的收获!

后记:考虑到篇幅以及保持一篇源码分析文章较为合适的信息量,本文前言中所说的配置、注册等模块协作配合并没有在文章中展开和体现。

在下篇源码剖析中,我会以配置中心注册中心为重点,为大家分析,在 RMClient/TM Client 与 TC Server 建立连接之前,Seata 应用侧是如何通过服务发现找到 TC Server、如何从配置模块获取各种信息的。

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