Spark网络通信分析

之前分析过spark RPC的基本流程（spark RPC详解），其实无论是RPC还是Spark内部的数据（Block）传输，都依赖更底层的网络通信，本文将对spark的网络通信做一下剖析。

1，概要

对于大数据相关的基础组件（Hadoop，HBase，Spark，Kafka），网络通信部分主要有两类：Java NIO和Netty。对于Hadoop，Spark，HBase以及kafka具体使用情况如下表：

大数据组件	Java NIO	Netty
Hadoop	✔️
Spark		✔️
HBase	✔️（2.0之前）	✔️（2.0之后）
Kafka	✔️

Hadoop和Kafka是基于Java NIO的，Spark之前是基于Akka，1.6之后全面改成了Netty。而HBase 2.0之前的实现是借鉴Hadoop也是基于Java NIO，2.0之后才有了Netty实现。无论是基于Netty框架还是Java NIO，网络通信的线程模型都是基于React。只不过Java NIO是显示的（从代码中可以直接看到Acceptor， Listener，Reader，Responder等相关组件），而Netty是隐形。总的来说， Netty提供了更抽象的封装，在易用性以及性能上会比Java NIO好一些（通过HBase来看，好像性能提升也不是特别明显）。

2，Spark实现

Spark网络通信实现所涉及的主要类图及之间的关系如下图所示：

要点如下：

1，TransportContext是入口，通过TransportContext可以创建TransportServer和TransportClientFactory，而TransportClientFactory可以创建TransportClient。这样负责发送数据的TransportClient和接收请求的TransportServer便创建完毕。

2，TransportClientFactory的作用不仅仅是创建TransportClient，同时它还含有一个缓存池，用来缓存到各个不同远端的TransportClient对象。如果获取不到，则基于Netty创建Bootstrap，设置相关参数，对应的Handler，最终创建TransportClient对象。

3，TransportServer和TransportClient都使用TransportContext中的initializePipeline来初始化一系列的handler。这些handler包括编解码器，以及TransportChannelHandler。TransportChannelHandler是一个处理输入消息的handler（Inbound），将根据不同的请求（RequestMessage or ResponseMessage）交由对应的handler（TransportRequestHandler or TransportResponseHandler）进行处理。

4，在以上图中，有一个非常重要的类RpcHandler。RpcHandler有很多不同的具体实现（如NettyRpcHandler主要实现基于Netty的Rpc实现，ExternalShuffleBlockHandler主要用来在External Shuffle service中发送和接收数据 ）。可以看到不同的RpcHandler经过TransportContext→TransportChannelHandler→TransprotRequestHandler嵌入到上面的通信框架中，从而使得该框架能够适应不同的网络通信需求。总的来说：整体通信框架不变，但是通过RpcHandler让不同网络通信场景很好的融入了。

除此之外，网络通信过程中还涉及到了一些列的不同的消息，以及编码等，由于比较简单，不再做深入介绍。

3，小结

在以上基于Netty实现的网络通信中，应用主要的逻辑都封装在不同的handler中，然后通过层次感的handler设计便能够很快摸清楚整个网络通信的过程。