牛逼哄哄的 RPC 框架,底层到底什么原理?

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牛逼哄哄的 RPC 框架,底层到底什么原理?

技术小能手 2018-11-02 10:07:41 浏览1416
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1. RPC框架的概念

RPC(Remote Procedure Call)–远程过程调用,通过网络通信调用不同的服务,共同支撑一个软件系统,微服务实现的基石技术。

使用RPC可以解耦系统,方便维护,同时增加系统处理请求的能力。

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上面是一个简单的软件系统结构,我们拆分出来用户系统和订单系统做为服务存在,让不同的站点去调用。

只需要引入各个服务的接口包,在代码中调用RPC服务就跟调用本地方法一样,我刚接触到这种调用方式的时候颇为惊奇,我明明调用的就是java语言方法啊(已java为例,现在RPC框架一般都支持多语言),怎么就调用了远程的服务了呢??

2. RPC框架的原理解析

最近自己写了一个简单的RPC框架KRPC,本文原理分析结合中代码,均为该框架源码,RPC与RMI的区别看这篇文章《Java RMI 和 RPC 的区别》。

2.1 流程纵览

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如上图所示,我将一个RPC调用流程概括为上图中5个流程,左边3个为客户端流程,右边两个为服务端流程。 

下面就各流程进行解析

2.2 客户端调用

服务调用方在调用服务时,一般进行相关初始化,通过配置文件/配置中心 获取服务端地址用户调用。

// 用户服务接口
public interface UserService {    
public User genericUser(Integer id,String name,Long phone);
}

//调用方
//服务初始化
KRPC.init("D:\\krpc\\service\\demo\\conf\\client.xml");
UserService service = ProxyFactory.create(UserService.class"demo","demoService");
User user = service.genericUser(1"yasin"1888888888L);

一开始接触RPC调用方法肯定就有疑惑,它不是一个接口吗,直接调用应该没啥效果啊,我也没有引入实现包。

带着这个疑惑,我们就进入下一个知识点,动态代理。

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2.3 动态代理

动态代理这东西意如其名,它代理你帮你做事情,动态代理看这篇文章《详解 Java 中的三种代理模式》。 

上面我们不说道直接调用一个接口中的方法,并且没有用该接口的实现类调用,那么方法是怎么生效的呢?

可以看到这个用户服务这个service是由ProxyFactory代理工程创造的,在该ProxyFactory#create()方法中就跟一个代理处理器绑定在一起了。

@Override
public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable {

    //构造请求request
    Request request = new Request();
    ....

    return RequestHandler.request(serviceName, request,returnClass);
}

这个类实现了InvocationHandler接口(JDK提供的动态代理技术),每次去调用接口方法,最终都交由该handler进行处理。 

这个环节一般会获取方法的一些信息,例如方法名,方法参数类型,方法参数值,返回对象类型。

同时这个环节会提供序列化功能,一般的RPC网络传输使用TCP(哪怕使用HTTP)传输,这里也要将这些参数进行封装成我们定义的数据接口进行传输。

2.4 网络传输

我们通过将方法参数进行处理后,就要使用发起网络请求,使用tcp传输的就利用socket通信进行传输,这一块我开源项目中使用的同步堵塞的方案进行请求,也可以使用一些非堵塞方案进行请求,效率会更高一些。

2.5 服务端数据接受

这一块使用netty,可以快速一个高性能、高可靠的一个服务端。

public class ServerHandler extends ChannelInboundHandlerAdapter {

    @Override
    public void channelRead(ChannelHandlerContext ctx, Object msg) throws Exception {
        ByteBuf buf = (ByteBuf)msg;  
        byte[] bytes = new byte[buf.readableBytes()];  
        buf.readBytes(bytes);  

        byte[] responseBytes = RequestHandler.handler(bytes);
        ByteBuf resbuf = ctx.alloc().buffer(responseBytes.length);
        resbuf.writeBytes(responseBytes);
        ctx.writeAndFlush(resbuf);

    }    

    @Override
    public void exceptionCaught(ChannelHandlerContext ctx, Throwable cause) throws Exception {
        cause.printStackTrace();
        ctx.close();
    }
}

上面代码是我项目中使用的服务端代码。关于netty网上学习的资料很多,这里也只是宏观的讲解RPC原理,就不展开。

2.6 真实调用

服务端获取客户端请求的数据后, 调用请求中的方法,方法参数值,通过反射调用真实的方法,获取其返回值,将其序列化封装,通过netty进行数据返回,客户端在接受数据并解析,这就完成了一次rpc请求调用的全过程。

method = clazz.getMethod(request.getMethodName(),requestParamTypes);
method.setAccessible(true);
result = method.invoke(service, requestParmsValues)

上面代码片段为通过反射调用真实方法

2.7 服务端的动态加载

通过2.2到2.6的说明,一次RPC请求过程大致如此,但是一个RPC框架会有很多细节需要处理。

其实在一次请求调用前,服务端肯定要先启动。

服务端作为一个容器,跟我们熟知的tomcat一样,它可以动态的加载任何项目。所以在服务端启动的时候,必须要进行一个动态加载的过程。

在KRPC中,我使用了URLClassLoader动态加载一个指定路径的jar包,任何业务服务的实现所依赖的jar包都可以放入该路径中。

3. 总结

一个RPC框架大致需要动态代理、序列化、网络请求、网络请求接受(netty实现)、动态加载、反射这些知识点。

现在开源及各公司自己造的RPC框架层出不穷,唯有掌握原理是一劳永逸的。

掌握原理最好的方法莫不是阅读源码,自己动手写是最快的。


原文发布时间为:2018-11-02

本文作者:_Yasin 

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