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【brpc学习实战三】同步、异步、半同步原理

article 2024/9/23 9:31:45

同步访问

指的是：RPC请求(CallMethod、xxx_stub.xxxService)会阻塞到收到server端返回response或发生错误（包括超时）。

同步访问中的response/controller不会在CallMethod后被框架使用，它们都可以分配在栈上。注意，如果request/response字段特别多字节数特别大的话，还是更适合分配在堆上。

MyRequest request;
MyResponse response;
brpc::Controller cntl;
XXX_Stub stub(&channel);
 
request.set_foo(...);
cntl.set_timeout_ms(...);
// 发起请求，阻塞到返回
stub.some_method(&cntl, &request, &response, NULL);
if (cntl->Failed()) {
    // RPC失败了. response里的值是未定义的，勿用。
} else {
    // RPC成功了，response里有我们想要的回复数据。
}

警告: 请勿在持有pthread锁的情况下，调用brpc的同步CallMethod！否则很容易导致死锁。

解决方案（二选一）：

    将pthread锁换成bthread锁(bthread_mutex_t）
    在CallMethod之前将锁释放

异步访问

指的是：给CallMethod传递一个额外的回调对象done，CallMethod在发出request后就结束了，而不是在RPC结束后。当server端返回response或发生错误（包括超时）时，done->Run()会被调用。对RPC的后续处理应该写在done->Run()里，而不是CallMethod后。

也就是说我发起请求后我就退出了，至于请求的响应及其处理，我给你提供一个回调来处理。

由于CallMethod结束不意味着RPC结束，response/controller仍可能被框架及done->Run()使用，它们一般得创建在堆上，并在done->Run()中删除。如果提前删除了它们，那当done->Run()被调用时，将访问到无效内存。

你可以独立地创建这些对象，并使用NewCallback生成done，也可以把Response和Controller作为done的成员变量，一起new出来，一般使用前一种方法。

发起异步请求后Request可以立刻析构。(SelectiveChannel是个例外，SelectiveChannel情况下必须在请求处理完成后再释放request对象）

发起异步请求后Channel可以立刻析构。

注意:这是说Request/Channel的析构可以立刻发生在CallMethod之后，并不是说析构可以和CallMethod同时发生，删除正被另一个线程使用的Channel是未定义行为（很可能crash）。

使用NewCallback

static void OnRPCDone(MyResponse* response, brpc::Controller* cntl) {
    // unique_ptr会帮助我们在return时自动删掉response/cntl，防止忘记。gcc 3.4下的unique_ptr是模拟版本。
    std::unique_ptr<MyResponse> response_guard(response);
    std::unique_ptr<brpc::Controller> cntl_guard(cntl);
    if (cntl->Failed()) {
        // RPC失败了. response里的值是未定义的，勿用。
    } else {
        // RPC成功了，response里有我们想要的数据。开始RPC的后续处理。    
    }
    // NewCallback产生的Closure会在Run结束后删除自己，不用我们做。
}
 
MyResponse* response = new MyResponse;
brpc::Controller* cntl = new brpc::Controller;
MyService_Stub stub(&channel);
 
MyRequest request;  // 你不用new request,即使在异步访问中.
request.set_foo(...);
cntl->set_timeout_ms(...);
stub.some_method(cntl, &request, response, brpc::NewCallback(OnRPCDone, response, cntl));

由于protobuf 3把NewCallback设置为私有，r32035后brpc把NewCallback独立于src/brpc/callback.h（并增加了一些重载）。如果你的程序出现NewCallback相关的编译错误，把google::protobuf::NewCallback替换为brpc::NewCallback就行了。
继承google::protobuf::Closure

使用done->run()(需重载run()及将response和cntl作为成员变量)

使用NewCallback的缺点是要分配三次内存：response, controller, done。如果profiler证明这儿的内存分配有瓶颈，可以考虑自己继承Closure，把response/controller作为成员变量，这样可以把三次new合并为一次。但缺点就是代码不够美观，如果内存分配不是瓶颈，别用这种方法。

// 核心是通过继承重载Closure的run()函数及将response和cntl作为成员变量
class OnRPCDone: public google::protobuf::Closure {
public:
    void Run() {
        // unique_ptr会帮助我们在return时自动delete this，防止忘记。gcc 3.4下的unique_ptr是模拟版本。
        std::unique_ptr<OnRPCDone> self_guard(this);
          
        if (cntl->Failed()) {
            // RPC失败了. response里的值是未定义的，勿用。
        } else {
            // RPC成功了，response里有我们想要的数据。开始RPC的后续处理。
        }
    }
 
    MyResponse response;
    brpc::Controller cntl;
}
 
OnRPCDone* done = new OnRPCDone;
MyService_Stub stub(&channel);
 
MyRequest request;  // 你不用new request,即使在异步访问中.
request.set_foo(...);
done->cntl.set_timeout_ms(...);
stub.some_method(&done->cntl, &request, &done->response, done);

如果异步访问中的回调函数特别复杂会有什么影响吗?

没有特别的影响，回调会运行在独立的bthread中，不会阻塞其他的逻辑。你可以在回调中做各种阻塞操作。
rpc发送处的代码和回调函数是在同一个线程里执行吗?

一定不在同一个线程里运行，即使该次rpc调用刚进去就失败了，回调也会在另一个bthread中运行。这可以在加锁进行rpc（不推荐）的代码中避免死锁。
等待RPC完成

注意：当你需要发起多个并发操作时，可能ParallelChannel更方便。

rpc join及call_id用法

如下代码发起两个异步RPC后等待它们完成。

const brpc::CallId cid1 = controller1->call_id();
const brpc::CallId cid2 = controller2->call_id();
…
stub.method1(controller1, request1, response1, done1);
stub.method2(controller2, request2, response2, done2);
…
brpc::Join(cid1);
brpc::Join(cid2);

在发起RPC前调用Controller.call_id()获得一个id，发起RPC调用后Join那个id。

Join()的行为是等到RPC结束且done->Run()运行后，一些Join的性质如下：

如果对应的RPC已经结束，Join将立刻返回。
多个线程可以Join同一个id，它们都会醒来。
同步RPC也可以在另一个线程中被Join，但一般不会这么做。

Join()在之前的版本叫做JoinResponse()，如果你在编译时被提示deprecated之类的，修改为Join()。

在RPC调用后Join(controller->call_id())是错误的行为，一定要先把call_id保存下来。因为RPC调用后controller可能被随时开始运行的done删除。下面代码的Join方式是错误的。

static void on_rpc_done(Controller* controller, MyResponse* response) {
    ... Handle response ...
    delete controller;
    delete response;
}
 
Controller* controller1 = new Controller;
Controller* controller2 = new Controller;
MyResponse* response1 = new MyResponse;
MyResponse* response2 = new MyResponse;
...
stub.method1(controller1, &request1, response1, google::protobuf::NewCallback(on_rpc_done, controller1, response1));
stub.method2(controller2, &request2, response2, google::protobuf::NewCallback(on_rpc_done, controller2, response2));
...
brpc::Join(controller1->call_id());   // 错误，controller1可能被on_rpc_done删除了
brpc::Join(controller2->call_id());   // 错误，controller2可能被on_rpc_done删除了

半同步

Join可用来实现“半同步”访问：即等待多个异步访问完成。由于调用处的代码会等到所有RPC都结束后再醒来，所以controller和response都可以放栈上。一般来说工作中大都使用半同步的写法，因为我们不能等上一个请求结束了再去调用下一个，这样通常会让我们的服务平响增加，而异步的写法对服务响应的管理又不方便，我们有时是需要多个响应结合处理的，这时就需要半同步了。

brpc::Controller cntl1;
brpc::Controller cntl2;
MyResponse response1;
MyResponse response2;
// ...
stub1.method1(&cntl1, &request1, &response1, brpc::DoNothing());
// 上一步发起method1访问后就退出了，不会阻塞继续发起method2的访问
stub2.method2(&cntl2, &request2, &response2, brpc::DoNothing());
// 使用call_id等待所有访问结束后再一次性处理
brpc::Join(cntl1.call_id());
brpc::Join(cntl2.call_id());