TARS-PHP：PHP構(gòu)建高性能RPC框架

內(nèi)容來源：2018 年 5 月 19 日，閱文集團(tuán)高級(jí)開發(fā)工程師梁晨在“PHPCon China 2018 技術(shù)峰會(huì)”進(jìn)行《TARS-PHP：PHP構(gòu)建高性能RPC框架》演講分享。IT 大咖說（微信id：itdakashuo）作為獨(dú)家視頻合作方，經(jīng)主辦方和講者審閱授權(quán)發(fā)布。

摘要

本次分享將介紹高性能RPC框架TARS的基本設(shè)計(jì)思想蔬蕊，以及在PHP語(yǔ)言和框架層面的TARS解決方案的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。以閱文集團(tuán)的實(shí)踐為例，介紹使用TARS-PHP進(jìn)行服務(wù)治理以及SWOOLE2.0+PHP7+TARS架構(gòu)所帶來的開發(fā)逻锐、運(yùn)維、性能的全面提升雕薪。

TARS

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TARS是包含運(yùn)營(yíng)昧诱、平臺(tái)、通信框架所袁、公共組件盏档、統(tǒng)一協(xié)議的整套解決方案。上圖是TARS的最新界面燥爷，分為服務(wù)管理和運(yùn)維管理兩部分蜈亩，服務(wù)管理能夠輕易的管理各種不同的服務(wù)，運(yùn)維管理可以進(jìn)行部署服務(wù)前翎、擴(kuò)展以及新建模板管理稚配。這些都是TARS的運(yùn)營(yíng)和平臺(tái)的能力，除此之外它還內(nèi)置了很多公共組件港华，以服務(wù)的方式提供药有，包含常見的配置中心、日志中心苹丸、通知中心愤惰、特性上報(bào)以及主控等等。

TRAS 協(xié)議

TARS使用了一套二進(jìn)制的協(xié)議赘理，與語(yǔ)言無關(guān)有自己的獨(dú)立語(yǔ)法宦言。上面是協(xié)議的基本樣式，其中自定了兩個(gè)結(jié)構(gòu)體LoginInfo和ProfileInfo商模，結(jié)構(gòu)體內(nèi)部可以隨意的組合多個(gè)基礎(chǔ)類型奠旺。下方的interface聲明的是真正要調(diào)用的接口蜘澜，它會(huì)用到上方定義的結(jié)構(gòu)，參數(shù)列表中的out關(guān)鍵字標(biāo)明了輸出Info响疚。這樣我們就有了一份約定的接口文件鄙信，之后可以通過工具將它轉(zhuǎn)化為實(shí)際使用的代碼，從而方便開發(fā)忿晕。

除了二進(jìn)制協(xié)議之外装诡，我們還設(shè)計(jì)了一套通信的協(xié)議，包含協(xié)議版本、請(qǐng)求ID、服務(wù)器路由信息囚似、接口信息、二進(jìn)制數(shù)據(jù)包渔伯。

總的來說TARS是一整套微服務(wù)解決方案。微服務(wù)方面包括服務(wù)自動(dòng)發(fā)現(xiàn)肄程、智能調(diào)度锣吼、容災(zāi)容錯(cuò)、柔性熔斷蓝厌、路由與灰度吐限。協(xié)議上即支持私有二進(jìn)制協(xié)議，也可以通過啟動(dòng)HTTP服務(wù)來支持json的協(xié)議褂始。目前TARS對(duì)多語(yǔ)言已經(jīng)有了很好的支持诸典，同時(shí)也兼容一些非常利于使用的運(yùn)維體系。

TARS PHP

要設(shè)計(jì)一套TARS PHP方案首先要滿足幾點(diǎn)要求崎苗。第一必須要功能完善狐粱，能夠?qū)?biāo)現(xiàn)有C++、Java胆数、NodeJS體系功能肌蜻；第二要保持整個(gè)方案的靈活使用，讓更多的人能夠利用它必尼；第三要是輕量級(jí)的設(shè)計(jì)蒋搜，做到點(diǎn)到為止，即插即用判莉；最后是能帶來高效的性能豆挽。

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上圖為整體方案的構(gòu)成，主要分為4塊券盅。第一塊是TARS client帮哈，因?yàn)槲覀冏畛醯男枨笫怯肞HP接入到現(xiàn)有C++、Java的TARS服務(wù)锰镀。第二塊是TARS Server娘侍，這里我們希望能夠盡量的滿足大家的需求咖刃，讓一些常見的Server能夠三合一，同時(shí)保持靈活和輕量憾筏。第三塊是為了能夠提升性能做的TARS EXT擴(kuò)展嚎杨，主要負(fù)責(zé)底層二進(jìn)制的解包打包工作。第四塊是開發(fā)效率氧腰，TARS體系中基本上針對(duì)每種語(yǔ)言都會(huì)有相應(yīng)的不管是客戶端還服務(wù)端的自動(dòng)生成工具枫浙。

TARS client

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TARS client現(xiàn)在具備了以上的這些功能。自動(dòng)尋址讓你無需關(guān)系服務(wù)地址容贝，只需知道服務(wù)的名字自脯，我們每個(gè)服務(wù)都有App name和Server name以及主控之景，通過主控就能夠知道服務(wù)的具體位置斤富。主調(diào)上報(bào)是指所有的服務(wù)運(yùn)行情況都由client上報(bào)，這樣在Server界面中就能一覽服務(wù)的所有情況锻狗。我們也提供了遠(yuǎn)程日志的能力满力，而且是只發(fā)不收的形式。接著是3種不同的發(fā)送服務(wù)的能力轻纪，分別是socket的接入方式油额，swoole同步，以及swoole協(xié)程 刻帚。

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以上是TARS client的整體結(jié)構(gòu)圖潦嘶。中間為client的Server，它依賴于PHP擴(kuò)展崇众，左邊是三種訪問方式掂僵，右邊是各種服務(wù)。每次請(qǐng)求的時(shí)候會(huì)先調(diào)用一次主控服務(wù)將列表緩存起來顷歌，一般緩存在swoole table或本地文件中锰蓬。服務(wù)啟動(dòng)的時(shí)候會(huì)有定時(shí)時(shí)間用來決定服務(wù)何時(shí)過期。獲取到地址之后進(jìn)行RPC請(qǐng)求眯漩，請(qǐng)求完成后做一次主調(diào)上報(bào)芹扭，上報(bào)范圍包括耗時(shí)、失敗率赦抖、超時(shí)率等舱卡，如果有需要的話也可以寫些遠(yuǎn)程日志。

TARS client 擴(kuò)展

PHP擴(kuò)展的主要是用來保證高性能和穩(wěn)定队萤。由于二進(jìn)制協(xié)議的字符串操作涉及到很多的內(nèi)存的拷貝和分配灼狰，所以我們最初的方案是使用C實(shí)現(xiàn)，但后來發(fā)現(xiàn)了這種方案有些短板浮禾。最終為了性能的考慮引入了PHP擴(kuò)展交胚，同時(shí)將打包解包與編解碼進(jìn)行集成份汗，降低PHP調(diào)用API的次數(shù)。穩(wěn)定性方面是在每次提交代碼的時(shí)候蝴簇，做多版本構(gòu)建測(cè)試杯活，根據(jù)我們線上使用的經(jīng)驗(yàn)，還增加了Valgrind內(nèi)存測(cè)試歪今，目前的代碼測(cè)試覆蓋率基本上達(dá)到80%。

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通過上圖的數(shù)據(jù)對(duì)比颜矿，可以很清楚的看出PHP擴(kuò)展帶來的優(yōu)勢(shì)寄猩。

TARS Server

Apache加PHP可能是大家較熟悉的傳統(tǒng)PHP Server模式，后來隨著Nginx的火熱出現(xiàn)了Nginx配合PHP-FPM的形式骑疆。不過鑒于性能的優(yōu)勢(shì)我們之后轉(zhuǎn)向了swoole田篇，隨著swoole 2.0的推出又帶來了協(xié)程的能力。

我們的Server中包含TARS-HTTP-Server箍铭、TARS-TIMER-Server泊柬、TARS-TCP-Server兽赁。HTTP Server提供一些基礎(chǔ)的功能，TIMER Server會(huì)做一些定時(shí)任務(wù)冷守，TCP Server是為了提供一個(gè)高性能的RPC服務(wù)刀崖。

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Server啟動(dòng)的時(shí)候會(huì)進(jìn)行初始化，解析平臺(tái)下發(fā)的配置以及注冊(cè)服務(wù)教沾，之后會(huì)每隔1分鐘向主控進(jìn)行一次上報(bào)告知存活或悲，如果發(fā)現(xiàn)有問題主控會(huì)重新將服務(wù)拉起了。TARS也支持在平臺(tái)中建立配置下發(fā)到各種服務(wù)中堪唐，服務(wù)會(huì)自動(dòng)向TARS Config拉取配置巡语。

TARS TCP Server可以用swoole 1.0和2.0中的任意版本，不過PHP版本必須要求是5.6以上淮菠。它在配置方面非常靈活男公，既可以將swoole的配置通過平臺(tái)下發(fā)到服務(wù)上，也可以指定服務(wù)入口合陵。核心實(shí)現(xiàn)是基于注解路由枢赔，TARS在收到請(qǐng)求的時(shí)候會(huì)接收到一個(gè)包澄阳，包中包含調(diào)用的服務(wù)和接口信息，Server在知道這些信息之后會(huì)將需要用到的參數(shù)通過預(yù)先生成的方式放在注解中踏拜，服務(wù)啟動(dòng)時(shí)會(huì)解析這些注解轉(zhuǎn)換成PHP真正調(diào)用的數(shù)組方式碎赢。同時(shí)我們還提供了一個(gè)管理端口，需要額外啟動(dòng)速梗，用來接收平臺(tái)的一些其他管理請(qǐng)求肮塞。

對(duì)于TARS HTTP Server我們僅實(shí)現(xiàn)了個(gè)相對(duì)簡(jiǎn)單的版本，提供各種基礎(chǔ)功能姻锁，包括GET/POST請(qǐng)求枕赵、Cookie/Status返回、基本路由位隶、文件上傳以及Service Detect拷窜。

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上圖是我們通過壓測(cè)獲得一些數(shù)據(jù)。

開發(fā)效率

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開發(fā)效率一直都是TARS需要關(guān)注的問題钓试。從開發(fā)模式來看装黑，首先Server會(huì)約定一個(gè)協(xié)議表明本次服務(wù)需要提供的接口并生成文件副瀑，即圖中的TARS文件弓熏。然后TARS2PHP工具會(huì)根據(jù)該文件生成服務(wù)端接口代碼和客戶端調(diào)用代碼，之后服務(wù)端會(huì)根據(jù)接口代碼來實(shí)現(xiàn)實(shí)際業(yè)務(wù)邏輯糠睡，最后兩邊就可以聯(lián)調(diào)了挽鞠。整個(gè)過程都是解耦的并且不需要花費(fèi)過多時(shí)間進(jìn)行client調(diào)用。

TARS PHP 在閱文

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這里主要介紹下TARS PHP在閱文的應(yīng)用狈孔。首先是接入層信认，它使用的是Nginx配合斯巴達(dá)（TARS在我們內(nèi)部的系統(tǒng)），通過斯巴達(dá)系統(tǒng)能夠很輕易的實(shí)現(xiàn)無縫擴(kuò)容均抽。為了實(shí)現(xiàn)前后端的解耦我們還引入了TARS Node HTTP嫁赏，將所有的模板渲染都沉淀都nodeJS層。Nginx的AJAX請(qǐng)求之后會(huì)到達(dá)TARS PHP HTTP油挥，這一層的業(yè)務(wù)并發(fā)在實(shí)際場(chǎng)景中大概是2千左右潦蝇。再往下是微服務(wù)層，我們使用PHP深寥、JAVA做了一些TARS的TCP微服務(wù)攘乒，它與HTTP的交互是基于TCP異步加協(xié)程的方案。

從實(shí)際數(shù)據(jù)來看惋鹅，目前我們模板拼接的Node HTTP服務(wù)大概有十多個(gè)则酝，邏輯API層PHP服務(wù)與定時(shí)服務(wù)有40多個(gè)，后臺(tái)TCP服務(wù)有100多個(gè)闰集，每個(gè)調(diào)用是億級(jí)以上沽讹。

模塊化設(shè)計(jì)

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上圖是目前TARS PHP支持的模塊般卑，這些模塊都可以單獨(dú)的使用。Tars server提供了最基本的HTTP爽雄、TCP等服務(wù)椭微，tars client可以調(diào)用其他tars服務(wù)。tars monitor的監(jiān)控上報(bào)包含主調(diào)上報(bào)和特性上報(bào)盲链。Tars registry模塊可以讓開發(fā)者通過主控通信的方式對(duì)地址進(jìn)行緩存蝇率。Tars report的引入讓開發(fā)者能很方便的將自己的框架引入到平臺(tái)上，而不使用我們提供的框架刽沾。