RPC原理及實現


一、什么是RPC

RPC 的全稱是 Remote Procedure Call 是一種進程間通信方式。它允許程序調用另一個地址空間(通常是共享網絡的另一台機器上)的過程或函數,而不用程序員顯式編碼這個遠程調用的細節。即無論是調用本地接口/服務的還是遠程的接口/服務,本質上編寫的調用代碼基本相同。

比如兩台服務器A,B,一個應用部署在A服務器上,想要調用B服務器上應用提供的函數或者方法,由於不在一個內存空間,不能直接調用,這時候需要通過就可以應用RPC框架的實現來解決。

RPC 會隱藏底層的通訊細節(不需要直接處理Socket通訊或Http通訊)

RPC 是一個請求響應模型。客戶端發起請求,服務器返回響應(類似於Http的工作方式)

RPC 在使用形式上像調用本地函數(或方法)一樣去調用遠程的函數(或方法)。

二、常見RPC框架

幾種比較典型的RPC的實現和調用框架。

(1)RMI實現,利用java.rmi包實現,基於Java遠程方法協議(Java Remote Method Protocol)

和java的原生序列化。

(2)Hessian,是一個輕量級的remoting onhttp工具,使用簡單的方法提供了RMI的功能。 基於HTTP協議,采用二進制編解碼。

(3)THRIFT是一種可伸縮的跨語言服務的軟件框架。thrift允許你定義一個描述文件,描述數據類型和服務接口。依據該文件,編譯器方便地生成RPC客戶端和服務器通信代碼。

二、RPC框架實現原理

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

RPC框架面試總結-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: 服務注冊與發現的注冊中心。

三、RPC調用流程

RPC基本流程圖:

RPC框架面試總結-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接收到調用后負責將方法、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收到消息后進行解碼;

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並發送至消費方;

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。

四、服務注冊&發現

RPC框架面試總結-RPC原理及實現

 

服務提供者啟動后主動向注冊中心注冊機器ip、port以及提供的服務列表;

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

五、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、服務注冊中心

可選技術:

* Redis

* Zookeeper

* Consul

* Etcd


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