dapr源码分析--服务调用

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dapr服务调用概述

Service Invocation 是 dapr 对外提供的最基础功能, 也就是服务间调用. 另外别的一些功能也会间接使用它.

本文不会介绍功能如何使用, 相关资料请查看官方文档.

How-To: Invoke services using HTTP | Dapr Docs

How-To: Invoke services using gRPC | Dapr Docs

官方文档给出来 Service Invocation 服务间调用的示意图, 已经是非常清晰了. 因为 dapr 是 sidecar 模式运行在业务 APP 旁边, 所以我们服务间调用也是通过 dapr 做的转发, dapr 也就是在这一步做了监控, 追踪, mTLS 等功能.

service A 想通过 HTTP/gRPC 调用 service B, 会先请求自己本地 dapr A(sidecar)应用
dapr A 通过 name resolution 服务发现模块获取到 dapr B 服务的地址
dapr A 通过 gRPC 调用 dapr B (dapr 之间的调用都会用 gRPC 提高性能)
dapr B 收到请求后转发请求给 service B
service B 返回响应给 dapr B
dapr B 将收到的响应返回给 dapr A
dapr A 将收到的相应返回给 service A

整个流程经过了 dapr runtime 三个部分, 首先是 service A 通过 dapr API 调用 dapr sidecar(1, 7), 接着 sidecar 之间通过 internal grpc client 调用 internal grpc server(3, 6), 最后是目标 sidecar 通过 App Channel 调用 service B(4, 5).

Runtime初始化

服务调用的代码在daprd中

cmd/daprd/main.go

|-> main.go

|-> (a *DaprRuntime) initRuntime

Dapr Runtime中和服务调用相关的初始化流程

代码路径：pkg/runtime/runtime.go

在 dapr runtime 启动进行初始化时，需要开启 API 端口并挂载相应的 handler 来接收并处理服务调用的 outbound 请求。另外为了接收来自其他 dapr runtime 的 inbound 请求，还要启动 dapr internal server。

func (a *DaprRuntime) initRuntime(opts *runtimeOpts) error {
  ......
    // 启动对外grpc server
	err = a.startGRPCAPIServer(grpcAPI, a.runtimeConfig.APIGRPCPort)
	if err != nil {
		log.Fatalf("failed to start API gRPC server: %s", err)
	}
    ...
    
    
  // Start HTTP Server
	err = a.startHTTPServer(a.runtimeConfig.HTTPPort, a.runtimeConfig.PublicPort, a.runtimeConfig.ProfilePort, a.runtimeConfig.AllowedOrigins, pipeline)
	if err != nil {
		log.Fatalf("failed to start HTTP server: %s", err)
	}

    // 启动对内grpc server
	err = a.startGRPCInternalServer(grpcAPI, a.runtimeConfig.InternalGRPCPort)
	if err != nil {
		log.Fatalf("failed to start internal gRPC server: %s", err)
	}
    ......
}

http server启动

func (a *DaprRuntime) startHTTPServer(......) error {
	a.daprHTTPAPI = http.NewAPI(......)

	server := http.NewServer(a.daprHTTPAPI, ......)
  if err := server.StartNonBlocking(); err != nil {		// StartNonBlocking 启动 fasthttp server
		return err
	}
}

StartNonBlocking() 的实现代码在 pkg/http/server.go 中：

// NewAPI returns a new API.
func NewAPI(
	appID string,
	appChannel channel.AppChannel,
	directMessaging messaging.DirectMessaging,
	getComponentsFn func() []components_v1alpha1.Component,
	stateStores map[string]state.Store,
	secretStores map[string]secretstores.SecretStore,
	secretsConfiguration map[string]config.SecretsScope,
	pubsubAdapter runtime_pubsub.Adapter,
	actor actors.Actors,
	sendToOutputBindingFn func(name string, req *bindings.InvokeRequest) (*bindings.InvokeResponse, error),
	tracingSpec config.TracingSpec,
	shutdown func()) API {
    
	...
	api.endpoints = append(api.endpoints, api.constructDirectMessagingEndpoints()...)
	...
    
	return api
}


// StartNonBlocking starts a new server in a goroutine.
func (s *server) StartNonBlocking() error {
  	......
  	for _, apiListenAddress := range s.config.APIListenAddresses {
			l, err := net.Listen("tcp", fmt.Sprintf("%s:%v", apiListenAddress, s.config.Port))
      listeners = append(listeners, l)
		}
  
  	for _, listener := range listeners {
		// customServer is created in a loop because each instance
		// has a handle on the underlying listener.
		customServer := &fasthttp.Server{
			Handler:            handler,
			MaxRequestBodySize: s.config.MaxRequestBodySize * 1024 * 1024,
			ReadBufferSize:     s.config.ReadBufferSize * 1024,
			StreamRequestBody:  s.config.StreamRequestBody,
		}
		s.servers = append(s.servers, customServer)

		go func(l net.Listener) {
			if err := customServer.Serve(l); err != nil {
				log.Fatal(err)
			}
		}(listener)
	}
}

挂载 DirectMessaging 的 HTTP 端点

在 HTTP API 的初始化过程中，会在 fast http server 上挂载 DirectMessaging 的 HTTP 端点，代码在 pkg/http/api.go 中：

func (a *api) constructDirectMessagingEndpoints() []Endpoint {
	return []Endpoint{
		{
			Methods: []string{router.MethodWild},
			Route:   "invoke/{id}/method/{method:*}",
			Alias:   "{method:*}",
			Version: apiVersionV1,
			Handler: a.onDirectMessage,
		},
	}
}

注意这里的 Route 路径 “invoke/{id}/method/{method:*}"， dapr sdk 就是就通过这样的 url 来发起 HTTP 请求。

Dapr gRPC API Server(outbound)

启动 gRPC 服务器

在 dapr runtime 启动时的初始化过程中，会启动 gRPC server，代码在 pkg/runtime/runtime.go 中：

func (a *DaprRuntime) initRuntime(opts *runtimeOpts) error {
    // Create and start internal and external gRPC servers
	grpcAPI := a.getGRPCAPI()
    
	err = a.startGRPCAPIServer(grpcAPI, a.runtimeConfig.APIGRPCPort)
    ......
}

func (a *DaprRuntime) startGRPCAPIServer(api grpc.API, port int) error {
	serverConf := a.getNewServerConfig(a.runtimeConfig.APIListenAddresses, port)
	server := grpc.NewAPIServer(api, serverConf, a.globalConfig.Spec.TracingSpec, a.globalConfig.Spec.MetricSpec, a.globalConfig.Spec.APISpec, a.proxy)
    if err := server.StartNonBlocking(); err != nil {
		return err
	}
	......
}

// NewAPIServer returns a new user facing gRPC API server.
func NewAPIServer(api API, config ServerConfig, ......) Server {
	return &server{
		api:         api,
		config:      config,
		kind:        apiServer, // const apiServer = "apiServer"
		......
	}
}

主该grpc server是对外的server，用来接收来之应用的grpc请求。

注册 Dapr API

为了让 dapr runtime 的 gRPC 服务器能挂载 Dapr API，需要进行注册上去。

注册的代码实现在 pkg/grpc/server.go 中， StartNonBlocking() 方法在启动 grpc 服务器时，会进行服务注册：

func (s *server) StartNonBlocking() error {
		if s.kind == internalServer {
			internalv1pb.RegisterServiceInvocationServer(server, s.api)
		} else if s.kind == apiServer {
            runtimev1pb.RegisterDaprServer(server, s.api)		// 注意：s.api (即 gRPC api 实现) 被传递进去
		}
		......
}

而 RegisterDaprServer() 方法的实现代码在 pkg/proto/runtime/v1/dapr_grpc.pb.go:

func RegisterDaprServer(s grpc.ServiceRegistrar, srv DaprServer) {
	s.RegisterService(&Dapr_ServiceDesc, srv)					// srv 即 gRPC api 实现
}

Dapr_ServiceDesc 定义

在文件 pkg/proto/runtime/v1/dapr_grpc.pb.go 中有 Dapr Service 的 grpc 服务定义，这是 protoc 生成的 gRPC 代码。

Dapr_ServiceDesc 中有 Dapr Service 各个方法的定义，和服务调用相关的是 InvokeService 方法：

var Dapr_ServiceDesc = grpc.ServiceDesc{
	ServiceName: "dapr.proto.runtime.v1.Dapr",
	HandlerType: (*DaprServer)(nil),
	Methods: []grpc.MethodDesc{
		{
			MethodName: "InvokeService",				# 注册方法名
			Handler:    _Dapr_InvokeService_Handler,	# 关联实现的 Handler
		},
        ......
        },
	},
	Metadata: "dapr/proto/runtime/v1/dapr.proto",
}

这一段是告诉 gRPC server：如果收到访问 dapr.proto.runtime.v1.Dapr 服务的 InvokeService 方法的 gRPC 请求，请把请求转给 _Dapr_InvokeService_Handler 处理。

而 InvokeService 方法相关联的 handler 方法 _Dapr_InvokeService_Handler 的实现代码是：

func _Dapr_InvokeService_Handler(srv interface{}, ctx context.Context, dec func(interface{}) error, interceptor grpc.UnaryServerInterceptor) (interface{}, error) {
	in := new(InvokeServiceRequest)
	if err := dec(in); err != nil {
		return nil, err
	}
	if interceptor == nil {
		return srv.(DaprServer).InvokeService(ctx, in)
	}
	info := &grpc.UnaryServerInfo{
		Server:     srv,
		FullMethod: "/dapr.proto.runtime.v1.Dapr/InvokeService",
	}
	handler := func(ctx context.Context, req interface{}) (interface{}, error) {
		return srv.(DaprServer).InvokeService(ctx, req.(*InvokeServiceRequest))		// 这里调用的 srv 即 gRPC api 实现
	}
	return interceptor(ctx, in, info, handler)
}

最后调用到了 DaprServer 接口实现的 InvokeService 方法，也就是 gPRC API 实现。代码路径：pkg/grpc/api.go

func (a *api) InvokeService(ctx context.Context, in *runtimev1pb.InvokeServiceRequest) (*commonv1pb.InvokeResponse, error) {
	req := invokev1.FromInvokeRequestMessage(in.GetMessage())

	if incomingMD, ok := metadata.FromIncomingContext(ctx); ok {
		req.WithMetadata(incomingMD)
	}

	if a.directMessaging == nil {
		return nil, status.Errorf(codes.Internal, messages.ErrDirectInvokeNotReady)
	}

	resp, err := a.directMessaging.Invoke(ctx, in.Id, req)
	if err != nil {
		err = status.Errorf(codes.Internal, messages.ErrDirectInvoke, in.Id, err)
		return nil, err
	}

	headerMD := invokev1.InternalMetadataToGrpcMetadata(ctx, resp.Headers(), true)

	var respError error
	if resp.IsHTTPResponse() {
		errorMessage := []byte("")
		if resp != nil {
			_, errorMessage = resp.RawData()
		}
		respError = invokev1.ErrorFromHTTPResponseCode(int(resp.Status().Code), string(errorMessage))
		// Populate http status code to header
		headerMD.Set(daprHTTPStatusHeader, strconv.Itoa(int(resp.Status().Code)))
	} else {
		respError = invokev1.ErrorFromInternalStatus(resp.Status())
		// ignore trailer if appchannel uses HTTP
		grpc.SetTrailer(ctx, invokev1.InternalMetadataToGrpcMetadata(ctx, resp.Trailers(), false))
	}

	grpc.SetHeader(ctx, headerMD)

	return resp.Message(), respError
}

a.directMessaging.Invoke后续进一步分析

Dapr Internal API Server(inbound)

启动 gRPC 服务器

在 dapr runtime 启动时的初始化过程中，会启动 gRPC internal server，代码在 pkg/runtime/runtime.go 中：

func (a *DaprRuntime) initRuntime(opts *runtimeOpts) error {
	err = a.startGRPCInternalServer(grpcAPI, a.runtimeConfig.InternalGRPCPort)
	if err != nil {
		log.Fatalf("failed to start internal gRPC server: %s", err)
	}
	log.Infof("internal gRPC server is running on port %v", a.runtimeConfig.InternalGRPCPort)
    ......
}

func (a *DaprRuntime) startGRPCInternalServer(api grpc.API, port int) error {
	serverConf := a.getNewServerConfig([]string{""}, port)
	server := grpc.NewInternalServer(api, serverConf, a.globalConfig.Spec.TracingSpec, a.globalConfig.Spec.MetricSpec, a.authenticator, a.proxy)
	if err := server.StartNonBlocking(); err != nil {
		return err
	}
	a.apiClosers = append(a.apiClosers, server)

	return nil
}

NewInternalServer这个grpc server是dapr内部两个daprd之间通信用的。

// NewInternalServer returns a new gRPC server for Dapr to Dapr communications.
func NewInternalServer(api API, config ServerConfig, tracingSpec config.TracingSpec, metricSpec config.MetricSpec, authenticator auth.Authenticator, proxy messaging.Proxy) Server {
	return &server{
		api:              api,
		config:           config,
		tracingSpec:      tracingSpec,
		metricSpec:       metricSpec,
		authenticator:    authenticator,
		renewMutex:       &sync.Mutex{},
		kind:             internalServer,
		logger:           internalServerLogger,
		maxConnectionAge: getDefaultMaxAgeDuration(),
		proxy:            proxy,
	}
}

注册 Dapr API

为了让 dapr runtime 的 gRPC 服务器能挂载 Dapr internal API，需要进行注册。

注册的代码实现在 pkg/grpc/server.go 中， StartNonBloking() 方法在启动 grpc 服务器时，会进行服务注册。这里的注册入口和对外的rpc的入口是同一个函数StartNonBlocking，区别是kind不同，一个是"apiserver", 一个"internal"。

func (s *server) StartNonBlocking() error {
		if s.kind == internalServer {
            // 走内部grpc分支
			internalv1pb.RegisterServiceInvocationServer(server, s.api)		// 注意：s.api (即 gRPC api 实现) 被传递进去
		} else if s.kind == apiServer {
			runtimev1pb.RegisterDaprServer(server, s.api)
		}
		......
}

而 RegisterServiceInvocationServer() 方法的实现代码在 pkg/proto/internals/v1/service_invocation_grpc.pb.go:

func RegisterServiceInvocationServer(s grpc.ServiceRegistrar, srv ServiceInvocationServer) {
	s.RegisterService(&ServiceInvocation_ServiceDesc, srv)  					// srv 即 gRPC api 实现
}

ServiceInvocation_ServiceDesc 定义

在文件 pkg/proto/internals/v1/service_invocation_grpc.pb.go 中有 internal Service 的 grpc 服务定义，这是 protoc 生成的 gRPC 代码。

ServiceInvocation_ServiceDesc 中有两个方法的定义，和服务调用相关的是 CallLocal 方法：

var ServiceInvocation_ServiceDesc = grpc.ServiceDesc{
	ServiceName: "dapr.proto.internals.v1.ServiceInvocation",
	HandlerType: (*ServiceInvocationServer)(nil),
	Methods: []grpc.MethodDesc{
		{
			MethodName: "CallActor",
			Handler:    _ServiceInvocation_CallActor_Handler,
		},
		{
			MethodName: "CallLocal",
			Handler:    _ServiceInvocation_CallLocal_Handler,
		},
	},
	Streams:  []grpc.StreamDesc{},
	Metadata: "dapr/proto/internals/v1/service_invocation.proto",
}

这一段是告诉 gRPC server：如果收到访问 dapr.proto.internals.v1.ServiceInvocation 服务的 CallLocal 方法的 gRPC 请求，请把请求转给 _ServiceInvocation_CallLocal_Handler 处理。

而 CallLocal 方法相关联的 handler 方法 _ServiceInvocation_CallLocal_Handler 的实现代码是：

func _ServiceInvocation_CallLocal_Handler(srv interface{}, ctx context.Context, dec func(interface{}) error, interceptor grpc.UnaryServerInterceptor) (interface{}, error) {
	in := new(InternalInvokeRequest)
	if err := dec(in); err != nil {
		return nil, err
	}
	if interceptor == nil {
		return srv.(ServiceInvocationServer).CallLocal(ctx, in)
	}
	info := &grpc.UnaryServerInfo{
		Server:     srv,
		FullMethod: "/dapr.proto.internals.v1.ServiceInvocation/CallLocal",
	}
	handler := func(ctx context.Context, req interface{}) (interface{}, error) {
        // 这里调用的 srv 即 gRPC api 实现
		return srv.(ServiceInvocationServer).CallLocal(ctx, req.(*InternalInvokeRequest))  
	}
	return interceptor(ctx, in, info, handler)
}

最后调用到了 ServiceInvocationServer 接口实现的 CallLocal 方法，也就是 gPRC API 实现。代码路径：pkg/grpc/api.go

// CallLocal is used for internal dapr to dapr calls. It is invoked by another Dapr instance with a request to the local app.
func (a *api) CallLocal(ctx context.Context, in *internalv1pb.InternalInvokeRequest) (*internalv1pb.InternalInvokeResponse, error) {
	if a.appChannel == nil {
		return nil, status.Error(codes.Internal, messages.ErrChannelNotFound)
	}

	req, err := invokev1.InternalInvokeRequest(in)
	if err != nil {
		return nil, status.Errorf(codes.InvalidArgument, messages.ErrInternalInvokeRequest, err.Error())
	}

	if a.accessControlList != nil {
		// An access control policy has been specified for the app. Apply the policies.
		operation := req.Message().Method
		var httpVerb commonv1pb.HTTPExtension_Verb
		// Get the http verb in case the application protocol is http
		if a.appProtocol == config.HTTPProtocol && req.Metadata() != nil && len(req.Metadata()) > 0 {
			httpExt := req.Message().GetHttpExtension()
			if httpExt != nil {
				httpVerb = httpExt.GetVerb()
			}
		}
		callAllowed, errMsg := acl.ApplyAccessControlPolicies(ctx, operation, httpVerb, a.appProtocol, a.accessControlList)

		if !callAllowed {
			return nil, status.Errorf(codes.PermissionDenied, errMsg)
		}
	}

	resp, err := a.appChannel.InvokeMethod(ctx, req)
	if err != nil {
		err = status.Errorf(codes.Internal, messages.ErrChannelInvoke, err)
		return nil, err
	}
	return resp.Proto(), err
}