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架構---什麼是RPC框架

RPC,即 Remote Procedure Call(遠端過程呼叫),呼叫遠端計算機上的服務,就像呼叫本地服務一樣。RPC可以很好的解耦系統,如WebService就是一種基於Http協議的RPC。

RPC 可基於 HTTP 或 TCP 協議,Web Service 就是基於 HTTP 協議的 RPC,它具有良好的跨平臺性,但其效能卻不如基於 TCP 協議的 RPC。會兩方面會直接影響 RPC 的效能,一是傳輸方式,二是序列化。

眾所周知,TCP 是傳輸層協議,HTTP 是應用層協議,而傳輸層較應用層更加底層,在資料傳輸方面,越底層越快,因此,在一般情況下,TCP 一定比 HTTP 快。就序列化而言,Java 提供了預設的序列化方式,但在高併發的情況下,這種方式將會帶來一些效能上的瓶頸,於是市面上出現了一系列優秀的序列化框架,比如:Protobuf、Kryo、Hessian、Jackson 等,它們可以取代 Java 預設的序列化,從而提供更高效的效能。

為了支援高併發,傳統的阻塞式 IO 顯然不太合適,因此我們需要非同步的 IO,即 NIO。Java 提供了 NIO 的解決方案,Java 7 也提供了更優秀的 NIO.2 支援,用 Java 實現 NIO 並不是遙不可及的事情,只是需要我們熟悉 NIO 的技術細節。

我們需要將服務部署在分散式環境下的不同節點上,通過服務註冊的方式,讓客戶端來自動發現當前可用的服務,並呼叫這些服務。這需要一種服務登錄檔(Service Registry)的元件,讓它來註冊分散式環境下所有的服務地址(包括:主機名與埠號)。

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這個RPC整體框架如下:

這個RPC框架使用的一些技術所解決的問題:

服務釋出與訂閱:服務端使用Zookeeper註冊服務地址,客戶端從Zookeeper獲取可用的服務地址。

通訊:使用Netty作為通訊框架。

Spring:使用Spring配置服務,載入Bean,掃描註解。

動態代理:客戶端使用代理模式透明化服務呼叫。

訊息編解碼:使用Protostuff序列化和反序列化訊息。

   關於上面的Zookeeper知識可參考 https://blog.csdn.net/qq_18416057/article/details/54927189 或者

https://blog.csdn.net/WeiJiFeng_/article/details/79775738

這個部落格進行了解,

   關於Spring知識可參考 https://blog.csdn.net/qq_22583741/article/details/79589910  

   關於Netty可參考 https://blog.csdn.net/bjweimengshu/article/details/78786315     或者                               https://blog.csdn.net/javadhh/article/details/66477423

   關於 Protostuff可參考 https://blog.csdn.net/canot/article/details/53750443

OSI網路七層模型

在說RPC和HTTP的區別之前,我覺的有必要了解一下OSI的七層網路結構模型(雖然實際應用中基本上都是五層),它可以分為以下幾層: (從上到下)

  • 第一層:應用層。定義了用於在網路中進行通訊和傳輸資料的介面;
  • 第二層:表示層。定義不同的系統中資料的傳輸格式,編碼和解碼規範等;
  • 第三層:會話層。管理使用者的會話,控制使用者間邏輯連線的建立和中斷;
  • 第四層:傳輸層。管理著網路中的端到端的資料傳輸;
  • 第五層:網路層。定義網路裝置間如何傳輸資料;
  • 第六層:鏈路層。將上面的網路層的資料包封裝成資料幀,便於物理層傳輸;
  • 第七層:物理層。這一層主要就是傳輸這些二進位制資料。

實際應用過程中,五層協議結構裡面是沒有表示層和會話層的。應該說它們和應用層合併了。我們應該將重點放在應用層和傳輸層這兩個層面。因為HTTP是應用層協議,而TCP是傳輸層協議。好,知道了網路的分層模型以後我們可以更好地理解為什麼RPC服務相比HTTP服務要Nice一些!

 

RPC服務

從三個角度來介紹RPC服務:分別是RPC架構,同步非同步呼叫以及流行的RPC框架。

RPC架構

先說說RPC服務的基本架構吧。允許我可恥地盜一幅圖哈~我們可以很清楚地看到,一個完整的RPC架構裡面包含了四個核心的元件,分別是Client ,Server,Client Stub以及Server Stub,這個Stub大家可以理解為存根。分別說說這幾個元件:

  • 客戶端(Client),服務的呼叫方。
  • 服務端(Server),真正的服務提供者。
  • 客戶端存根,存放服務端的地址訊息,再將客戶端的請求引數打包成網路訊息,然後通過網路遠端傳送給服務方。
  • 服務端存根,接收客戶端傳送過來的訊息,將訊息解包,並呼叫本地的方法。

RPC主要是用在大型企業裡面,因為大型企業裡面系統繁多,業務線複雜,而且效率優勢非常重要的一塊,這個時候RPC的優勢就比較明顯了。實際的開發當中是這麼做的,專案一般使用maven來管理。比如我們有一個處理訂單的系統服務,先宣告它的所有的介面(這裡就是具體指Java中的interface),然後將整個專案打包為一個jar包,服務端這邊引入這個二方庫,然後實現相應的功能,客戶端這邊也只需要引入這個二方庫即可呼叫了。為什麼這麼做?主要是為了減少客戶端這邊的jar包大小,因為每一次打包釋出的時候,jar包太多總是會影響效率。另外也是將客戶端和服務端解耦,提高程式碼的可移植性。

同步呼叫與非同步呼叫

什麼是同步呼叫?什麼是非同步呼叫?同步呼叫就是客戶端等待呼叫執行完成並返回結果。非同步呼叫就是客戶端不等待呼叫執行完成返回結果,不過依然可以通過回撥函式等接收到返回結果的通知。如果客戶端並不關心結果,則可以變成一個單向的呼叫。這個過程有點類似於Java中的callablerunnable介面,我們進行非同步執行的時候,如果需要知道執行的結果,就可以使用callable介面,並且可以通過Future類獲取到非同步執行的結果資訊。如果不關心執行的結果,直接使用runnable介面就可以了,因為它不返回結果,當然啦,callable也是可以的,我們不去獲取Future就可以了。

流行的RPC框架

目前流行的開源RPC框架還是比較多的。下面重點介紹三種:

  1. gRPC是Google最近公佈的開源軟體,基於最新的HTTP2.0協議,並支援常見的眾多程式語言。 我們知道HTTP2.0是基於二進位制的HTTP協議升級版本,目前各大瀏覽器都在快馬加鞭的加以支援。 這個RPC框架是基於HTTP協議實現的,底層使用到了Netty框架的支援。
  2. Thrift是Facebook的一個開源專案,主要是一個跨語言的服務開發框架。它有一個程式碼生成器來對它所定義的IDL定義檔案自動生成服務程式碼框架。使用者只要在其之前進行二次開發就行,對於底層的RPC通訊等都是透明的。不過這個對於使用者來說的話需要學習特定領域語言這個特性,還是有一定成本的。
  3. Dubbo是阿里集團開源的一個極為出名的RPC框架,在很多網際網路公司和企業應用中廣泛使用。協議和序列化框架都可以插拔是及其鮮明的特色。同樣 的遠端介面是基於Java Interface,並且依託於spring框架方便開發。可以方便的打包成單一檔案,獨立程序執行,和現在的微服務概念一致。

偷偷告訴你集團內部已經不怎麼使用dubbo啦,現在用的比較多的叫HSF,又名“好舒服”。後面有可能會開源,大家拭目以待。

HTTP服務

其實在很久以前,我對於企業開發的模式一直定性為HTTP介面開發,也就是我們常說的RESTful風格的服務介面。的確,對於在介面不多、系統與系統互動較少的情況下,解決資訊孤島初期常使用的一種通訊手段;優點就是簡單、直接、開發方便。利用現成的http協議進行傳輸。我們記得之前本科實習在公司做後臺開發的時候,主要就是進行介面的開發,還要寫一大份介面文件,嚴格地標明輸入輸出是什麼?說清楚每一個介面的請求方法,以及請求引數需要注意的事項等。比如下面這個例子:
POST http://www.httpexample.com/restful/buyer/info/share
介面可能返回一個JSON字串或者是XML文件。然後客戶端再去處理這個返回的資訊,從而可以比較快速地進行開發。但是對於大型企業來說,內部子系統較多、介面非常多的情況下,RPC框架的好處就顯示出來了,首先就是長連結,不必每次通訊都要像http一樣去3次握手什麼的,減少了網路開銷;其次就是RPC框架一般都有註冊中心,有豐富的監控管理;釋出、下線介面、動態擴充套件等,對呼叫方來說是無感知、統一化的操作。

 

最後這裡有一個RPC搭建的例子,可以研究一下:

https://my.oschina.net/huangyong/blog/361751