從零開始實現RPC框架

RPC概述

RPC(Remote Procedure Call)即遠程過程調用,允許一臺計算機調用另一臺計算機上的程序得到結果,而代碼中不需要做額外的編程,就像在本地調用一樣。

現在互聯網應用的量級越來越大,單臺計算機的能力有限,需要藉助可擴展的計算機集群來完成,分佈式的應用可以藉助RPC來完成機器之間的調用。

RPC框架原理

在RPC框架中主要有三個角色:Provider、Consumer和Registry。如下圖所示:

從零開始實現RPC框架 - RPC原理及實現

節點角色說明:

* Server: 暴露服務的服務提供方。

* Client: 調用遠程服務的服務消費方。

* Registry: 服務註冊與發現的註冊中心。

RPC調用流程

RPC基本流程圖:

從零開始實現RPC框架 - RPC原理及實現

一次完整的RPC調用流程(同步調用,異步另說)如下:

1)服務消費方(client)調用以本地調用方式調用服務;

2)client stub接收到調用後負責將方法、參數等組裝成能夠進行網絡傳輸的消息體;

3)client stub找到服務地址,並將消息發送到服務端;

4)server stub收到消息後進行解碼;

5)server stub根據解碼結果調用本地的服務;

6)本地服務執行並將結果返回給server stub;

7)server stub將返回結果打包成消息併發送至消費方;

8)client stub接收到消息,並進行解碼;

9)服務消費方得到最終結果。

RPC框架的目標就是要2~8這些步驟都封裝起來,讓用戶對這些細節透明。

服務註冊&發現

從零開始實現RPC框架 - RPC原理及實現

服務提供者啟動後主動向註冊中心註冊機器ip、port以及提供的服務列表;

服務消費者啟動時向註冊中心獲取服務提供方地址列表,可實現軟負載均衡和Failover;

使用到的技術

1、動態代理

生成 client stub和server stub需要用到 Java 動態代理技術 ,我們可以使用JDK原生的動態代理機制,可以使用一些開源字節碼工具框架 如:CgLib、Javassist等。

2、序列化

為了能在網絡上傳輸和接收 Java對象,我們需要對它進行 序列化和反序列化操作。

* 序列化:將Java對象轉換成byte[]的過程,也就是編碼的過程;

* 反序列化:將byte[]轉換成Java對象的過程;

可以使用Java原生的序列化機制,但是效率非常低,推薦使用一些開源的、成熟的序列化技術,例如:protobuf、Thrift、hessian、Kryo、Msgpack

關於序列化工具性能比較可以參考:jvm-serializers

3、NIO

當前很多RPC框架都直接基於netty這一IO通信框架,比如阿里巴巴的HSF、dubbo,Hadoop Avro,推薦使用Netty 作為底層通信框架。

4、服務註冊中心

可選技術:

* Redis

* Zookeeper

* Consul

* Etcd

編程實踐

本人基於 Netty4 + Zookeeper + protostuff + Spring 實現了一個簡單、高效的RPC框架Mango:https://github.com/TiFG/mango,歡迎大家fork/star。

開源的優秀RPC框架

阿里巴巴 Dubbo:https://github.com/alibaba/dubbo

新浪微博 Motan:https://github.com/weibocom/motan

gRPC:https://github.com/grpc/grpc

rpcx :https://github.com/smallnest/rpcx

Apache Thrift :https://thrift.apache.org/


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