gRPC(Java) keepAlive机制研究

结论

1. gRPC keepAlive是grpc框架在应用层面连接保活的一种措施。即当grpc连接上没有业务数据时，是否发送pingpong,以保持连接活跃性,不因长时间空闲而被Server或操作系统关闭
2. gRPC keepAlive在client与server都有,client端默认关闭(keepAliveTime为Long.MAX_VALUE), server端默认打开，keepAliveTime为2小时,即每2小时向client发送一次ping

// io.grpc.internal.GrpcUtil
public static final long DEFAULT_SERVER_KEEPALIVE_TIME_NANOS = TimeUnit.HOURS.toNanos(2L);

3. KeepAlive的管理使用类io.grpc.internal.KeepAliveManager, 用于管理KeepAlive状态，ping任务调度与执行.

Client端KeepAlive

使用入口

1. 我们在使用io.grpc框架创建grpc连接的时候，可以设置keeplive, 例如下面:

NettyChannelBuilder builder = NettyChannelBuilder.forTarget(String.format("grpc://%s", provider)) //
      .usePlaintext() //
      .defaultLoadBalancingPolicy(props.getBalancePolicy()) //
      .maxInboundMessageSize(props.getMaxInboundMessageSize()) //
      .keepAliveTime(1,TimeUnit.MINUTES)
      .keepAliveWithoutCalls(true)
      .keepAliveTimeout(10,TimeUnit.SECONDS)
      .intercept(channelManager.getInterceptors()); //

2. 其中与keepAlive相关的参数有三个,keepAliveTime,keepAliveTimeout,keepAliveWithoutCalls。这三个变量有什么作用呢?

• keepAliveTime: 表示当grpc连接没有数据传递时，多久之后开始向server发送ping packet
• keepAliveTimeout: 表示当发送完ping packet后多久没收到server回应算超时
• keepAliveTimeoutCalls: 表示如果grpc连接没有数据传递时，是否keepAlive,默认为false

简要时序列表

Create & Start

NettyChannelBuilder
   -----> NettyTransportFactory
   ---------> NettyClientTransport
   -------------> KeepAliveManager & NettyClientHandler

响应各种事件
当Active、Idle、DataReceived、Started、Termination事件发生时，更改KeepAlive状态，调度发送ping任务。

Server端KeepAlive

使用入口

// 只截取关键代码,详细代码请看`NettyServerBuilder`
ServerImpl server = new ServerImpl(
    this,
    buildTransportServers(getTracerFactories()),
    Context.ROOT);
for (InternalNotifyOnServerBuild notifyTarget : notifyOnBuildList) {
  notifyTarget.notifyOnBuild(server);
}
return server;

// 在buildTransportServers方法中创建NettyServer
List<NettyServer> transportServers = new ArrayList<>(listenAddresses.size());
for (SocketAddress listenAddress : listenAddresses) {
  NettyServer transportServer = new NettyServer(
      listenAddress, resolvedChannelType, channelOptions, bossEventLoopGroupPool,
      workerEventLoopGroupPool, negotiator, streamTracerFactories,
      getTransportTracerFactory(), maxConcurrentCallsPerConnection, flowControlWindow,
      maxMessageSize, maxHeaderListSize, keepAliveTimeInNanos, keepAliveTimeoutInNanos,
      maxConnectionIdleInNanos, maxConnectionAgeInNanos, maxConnectionAgeGraceInNanos,
      permitKeepAliveWithoutCalls, permitKeepAliveTimeInNanos, getChannelz());
  transportServers.add(transportServer);
}

简要时序列表

Create & Start

NettyServerBuilder
    ---> NettyServer
    ---------> NettyServerTransport
    -------------> NettyServerHandler
    -----------------> KeepAliveEnforcer

连接准备就绪
调用 io.netty.channel.ChannelHandler的handlerAdded方法,关于此方法的描述:

Gets called after the ChannelHandler was added to the actual context and it's ready to handle events.
NettyServerHandler(handlerAdded)
   ---> 创建KeepAliveManager对象

响应各种事件
同Client

KeepAliveEnforcer

在上面Server端的简要时序图中，可以看见，server端有一个特有的io.grpc.netty.KeepAliveEnforcer类
此类的作用是监控clinet ping的频率，以确保其在一个合理范围内。

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