微博轻量级RPC框架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，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

　　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，但现在较少维护更新。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，可参考快速入门文档：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，最终微博决定自主研发。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。

　　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。

　　微博技术团队表示，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。

　　Motan 项目地址： 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