支撑微博千亿调用的轻量级 RPC 框架 Motan

支撑微博千亿调用的轻量级 RPC 框架 Motan

  • 开源协议:Apache
  • 操作系统: Windows Linux OS X
  • 开发语言:Java
  • 项目所有者:weibocom
  • 所属公司:新浪
  • 收录时间:2016-04-25
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编辑评级
4

项目详细介绍

支撑微博千亿调用的轻量级 RPC 框架 Motan 正式开源了!项目地址:

https://github.com/weibocom/motan

Motan 是微博技术团队研发的基于 Java 的轻量级 RPC 框架,已在微博内部大规模应用多年,每天稳定支撑微博上亿次的内部调用。Motan 基于微博的高并发和高负载场景优化,在微博多位技术专家在业务场景实践中的共同打磨下,成为一套简单、易用、高可用的 RPC 服务框架。

Motan 功能特点:简单、易用、高可用

Motan 是一套轻量级的 RPC 框架,具有服务治理能力,简单、易用、高可用。

  • 无侵入集成、简单易用,通过 Spring 配置方式,无需额外代码即可集成分布式调用能力

  • 集成服务发现和服务治理能力灵活支持多种配置管理组件,如 Consul、ZooKeeper 等

  • 支持自定义动态负载均衡、跨机房流量调整等高级服务调度能力

  • 基于高并发、高负载场景优化,具备 Failover、Failfast 能力,保障 RPC 服务高可用

业界典型 RPC 框架对比

目前,业界 RPC 框架大致分为两类,一种是偏重服务治理,另一种侧重跨语言调用。

服务治理型的 RPC 框架典型的是 Dubbo 和 DubboX。Dubbo 是阿里开源的分布式服务框架,实现高性能的 RPC 调用同时提供了丰富的管理功能,是一款应用广泛的优秀的 RPC 框架,但现在较少更新。DubboX 是由当当在基于 Dubbo 框架扩展的一个 RPC 框架,支持 REST 风格的远程调用、Kryo/FST 序列化,增加了一些新的 feature。

这类 RPC 框架的特点是功能丰富,提供高性能的远程调用、服务发现及服务治理能力,适用于大型服务的服务解耦及服务治理,对于特定语言(Java)的项目可以实现透明化接入。缺点是语言耦合度较高,跨语言支持难度较大。

跨语言调用型的 RPC 框架有 Thrift、gRPC、Hessian、Hprose 等。这类 RPC 框架侧重于服务的跨语言调用,能够支持大部分的语言进行语言无关的调用,非常适合多语言调用场景。但这类框架没有服务发现相关机制,实际使用时需要代理层进行请求转发和负载均衡策略控制。

微博的 Motan RPC 倾向于服务治理型,跨语言方面正在尝试与 PHP 的调用集成。与 Dubbo 系列相比在功能上或许不是那么全,扩展实现也没有那么多,但  Motan 更注重简单、易用以及在高并发高可用场景的使用。

Motan 是基于 Java 的高性能轻量级 RPC 框架,其具备实用的服务治理功能和 RPC 协议扩展能力。服务发现灵活支持多种配置管理组件,基于高并发高负载场景的高可用策略优化,良好的 SPI(Service Provider Interface)扩展,详细的调用统计,灵活支持多种 RPC 传输协议,在使用上,无缝支持 Spring 配置方式,通过简单灵活的配置即可快速接入使用。

Motan 的架构及模块设计

架构设计,分为服务提供方(RPC Server)、服务调用方(RPC Client)、注册中心(Registry)三个角色,Server 向 Registry 注册声明所提供的服务;Client 向 Registry 订阅指定服务,与 Registry 返回的服务列表的 Server 建立连接,进行 RPC 服务调用。Client 通过 Registry 感知 Server 的状态变更。三者的交互关系如下图:

服务模块化设计方便灵活扩展,Motan 主要包括 register、transport、serialize、protocol、cluster 等,各个模块都是支持通过 SPI 进行扩展,各个模块的交互图如下:



register 模块

用来和注册中心进行交互,包括注册服务、订阅服务、服务变更通知、服务心跳发送等功能;Server 端会在系统初始化时通过 register 模块注册服务,

Client 端在系统初始化时会通过 register 模块订阅到具体提供服务的 Server 列表,当 Server 列表发生变更时也由 register 模块通知 Client。

protocol 模块

用来进行 RPC 服务的描述和 RPC 服务的配置管理,这一层还可以添加不同功能的 filter 用来完成统计、并发限制等功能。

serialize 模块

将 RPC 请求中的参数、结果等对象进行序列化与反序列化,即进行对象与字节流的互相转换;默认使用对 Java 更友好的 hessian2 进行序列化。 transport 模块用来进行远程通信,默认使用 Netty NIO 的 TCP 长链接方式。 

cluster 模块

Client 端使用的模块,cluster 是一组可用的 Server 在逻辑上的封装,包含若干可以提供 RPC 服务的 Server,实际请求时会根据不同的高可用与负载均衡策略选择一个可用的 Server 发起远程调用。

在进行 RPC 请求时,Client 通过代理机制调用 cluster 模块,cluster 根据配置的 HA 和 LoadBalance 选出一个可用的 Server,通过 serialize 模块把 RPC 请求转换为字节流,然后通过 transport 模块发送到 Server 端。

服务配置化增强了 Motan 的易用性,Motan 框架中将功能模块抽象为四个可配置的元素,分别为:

  • protocol:服务通信协议。服务提供方与消费方进行远程调用的协议,默认为 Motan 协议,使用 hessian2 进行序列化,Netty 作为 Endpoint 以及使用 Motan 自定义的协议编码方式。

  • registry:注册中心。服务提供方将服务信息(包含 IP、端口、服务策略等信息)注册到注册中心,服务消费方通过注册中心发现服务。当服务发生变更,注册中心负责通知各个消费方。

  • service:服务提供方提供的服务。使用方将核心业务抽取出来,作为独立的服务。通过暴露服务并将服务注册至注册中心,从而使调用方调用。

  • referer:服务消费方对服务的引用,即服务调用方。

Motan 推荐使用 Spring 配置 RPC 服务,目前 Motan 扩展了 6 个自定义 Spring XML 标签

  • motan:protocol

  • motan:registry

  • motan:basicService

  • motan:service

  • motan:basicReferer

  • motan:referer

高可用方面,是 Motan 的一大特点,支持多种服务治理和高可用机制,包括:

  • 灵活多样的集群负载均衡策略,支持 ActiveWeight/Random/RoundRobin/LocalFirst/Consistent 等 6 种策略,并支持自定义扩展;

  • 自动集成 Failover、Failfast 容错策略,实现故障节点自动摘除,自动探测恢复,有效进行服务故障隔离,远离服务卡死及雪崩;

  • 连接池自定义控制,根据业务场景灵活配置;

  • 支持多机房间调用流量压缩、动态流量调整,实现真正的跨 IDC 的高可用。

基于高并发、高负载场景的优化,具备在高压力场景下的高可用能力。基准测试情况如下:

Server 端:并发多个 Client,连接数 50、并发数 100 的场景

  • 空包请求:单 Server TPS 18W

  • 1K String 请求:单 Server TPS 8.4W

  • 5K String 请求:单 Server TPS 2W

Client端:(场景对比图如下)

Motan 提供了基础性能测试框架,欢迎使用者进行性能评估,源码请参考 motan benchmark 文档:

https://github.com/weibocom/motan/tree/master/motan-benchmark

Motan 使用及易用性方面,Motan 使用 Spring 进行配置,业务代码无需修改,工程依赖只涉及核心 5 个模块,且可以按需依赖。关于在项目中使用 Motan 框架的具体步骤,请参考快速入门文档:

https://github.com/weibocom/motan/blob/master/docs/wiki/zh_quickstart.md

是否重复造轮子

在 RPC 框架的选择上,如上面针对各种 RPC 框架的对比,当前业界可供选择并持续维护的优秀 RPC 框架并不多。同时鉴于微博的内部调用量非常大,并且会有很多定制化的场景,要做到平滑的迁移到这些 RPC 框架也需要做不少定制化的改造,最终我们决定自主研发。主要从以下几个方面考虑:

  • 框架的性能和可用性需要定制化;微博内部调用量级非常大,业界很少类似场景的应用经验可以借鉴,需要针对高并发和复杂逻辑场景定制优化。 比如 Motan 的 Failover 和 Failfast 机制等

  • 尽量做到平滑的迁移;线上业务迁移需要保障业务改造尽量少,支持可快速回退,这个必须有有效的机制保障。比如 Motan 的 inJvm 机制等

  • 未来多语言兼容接入诉求;微博整体技术体系包括 Java 和 PHP,还有部分 Erlang、C++ 等,未来希望能够通过这套服务框架解决整体内部依赖调用问题。

  • 技术积累储备及掌控力;微博具有一批实战经验很丰富的技术专家,技术有实力又熟悉微博场景,多位技术专家也对此表现了浓厚的兴趣。

于是在团队多位技术专家的共同努力下,微博轻量级 RPC 框架 Motan 很快诞生了,并快速在微博内部进行应用。

Motan 的发展及开源

Motan 当前在微博内部已经广泛应用,每天支撑着上亿的内部调用,这个过程也是一个持续改进优化的过程。从服务发现、服务容错、快速失败、故障降级等多方面,针对复杂业务架构及高并发场景进行不断的定制优化改进。随着虚拟化技术的兴起,弹性调度成为成熟技术框架不可或缺的能力,新的 Motan 框架技术负责人也适时对其增加了数据流量压缩、动态流量调整、多注册中心支持等功能、让 Motan 能够适应时代的变化。

为了方便其他团队的复用,针对 Motan 核心功能进行抽离和封装,去除掉微博自身依赖,形成今天的 Motan 开源版本,希望能发挥开源社区的力量,进一步发展和发挥 Motan 的价值。

Motan 的期待

在这唯快不破的互联网时代,软件的开发速度已经达到了前所未有的高度。这得益于软件已有模块的大规模复用。在过去的几年里,开源软件无疑在这方面做出了巨大的贡献。

微博技术团队的快速成长,受益于开源社区,同时也希望能够为开源社区贡献自己的力量。 Motan 是经过微博大规模实践的轻量级 RPC 框架,希望未来能有更多优秀的开源人一起进一步完善优化。也期待更多的公司可以享受 Motan 这个轻量级 RPC 框架带来的非一般的感觉。

还等什么?一起去使用和进一步打造 Motan 吧:

https://github.com/weibocom/motan

Q&A

1. Motan 和业界已有的 RPC 框架,比如 Dubbo 相比有什么优势?

Dubbo 功能上比较丰富,与 Dubbo 的分层来对比,Motan 的模块层次要更简单一些,没有 exchange 和 directory 等。从压测的结果来看,在微博的业务场景下 Motan 的性能比 Dubbo 要好一些。

2. 现在的版本能用于生产环境吗?

目前 Motan 支持了微博的绝大部分底层核心业务,目前看来比较稳定。但是不排除会有一些使用环境不一致造成的问题,建议最好测试一下再应用到生产环境。

3. Motan 支持跨语言调用吗?

目前暂时只支持 Java 应用,针对 PHP YAR 框架的支持已经在开发中,未来会支持更多语言。

4. 开源版 Motan 与微博内部的版本功能一样吗?

开源版 Motan 包含了内部版本中的大部分功能,主要是去除了一些内部的依赖组件相关的功能。

5. Motan 支持异步调用吗?如何实现?

Motan 的请求在传输层面为异步调用,不需要额外配置。

6. 我在使用 Motan 时遇到了问题,应该去哪里提问?

可以在 Github 里提交[Issue]: https://github.com/weibocom/motan/issues

标签:motan  新浪