漫话:如何给女朋友解释什么是RPC

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漫话:如何给女朋友解释什么是RPC

java填坑路 2019-01-02 15:58:00 浏览399
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周末一大早,我正在电脑前面看新闻,突然女朋友大喊起来:哇,杭州下大雪啦,快来看啊。我并没有理她,于是她跑过来拉我。

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雪后杭州

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RPC 是Remote Procedure Call的缩写,译为远程过程调用。是一个计算机通信协议。

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为什么需要远程调用

在如何给女朋友解释什么是分布式这一篇文章中介绍过,为了提升饭店的服务能力,饭店从一开始只有一个负责所有事情的厨师发展成有厨师、切菜师、备菜师等多个角色。

在饭店只有一个厨师的时候,厨师想要做出一道美味的番茄炒蛋的时候,他需要自己洗番茄、切番茄、打鸡蛋、炒菜。整个过程不需要其他人参与自己就完全可以完成了。这就是古老的集中式应用中,一台单体计算机就可以搞定所有事情了。

制作番茄炒蛋{

厨师->洗菜->切菜->炒菜

}

随着饭店发展,需要明确分工,让专业的人负责专业的事儿。所以,整个做菜过程中不再只有厨师参与了。需要有多个角色,备菜师傅负责准备番茄和鸡蛋、切菜师傅负责切菜、厨师只要负责炒菜就行了。

但是,随着分工明确,制作番茄炒蛋的过程不再是只有一个人参与的过程了。这个过程中需要多方协作。厨师准备炒菜之前,需要先通知备菜师傅和切菜师傅,前序工作准备好之后才能进行炒菜。

制作番茄炒蛋{

备菜师->洗菜

切菜师->切菜

厨师->炒菜

}

这种情况下,厨师就要依赖很多外人来参与这个炒菜工作。而他在通知备菜师帮他洗菜,通知切菜师傅帮他切菜的时候,这个过程就是远程过程调用。

大多数情况下,一般是服务员直接到厨房下单,然后后厨有一个人员分别把菜单分发给备菜师、切菜师和厨师。

这个过程就和计算机系统很像了。如今的大型网站都是分布式部署的。拿一个下单流程来说,可能涉及到物流、支付、库存、红包等多个系统后,而多个系统又是分别部署在不同的机器上的,分别由不同的团队负责。而要想实现下单流程,就需要用到远程调用。

下单{

库存->减少库存

支付->扣款

红包->红包抵用

物流->生成物流信息

}

到底什么是远程过程调用

RPC 是指计算机 A 上的进程,调用另外一台计算机 B 上的进程,其中 A 上的调用进程被挂起,而 B 上的被调用进程开始执行,当值返回给 A 时,A 进程继续执行。调用方可以通过使用参数将信息传送给被调用方,而后可以通过传回的结果得到信息。而这一过程,对于开发人员来说是透明的。

就像后厨的例子一样,服务员把菜单传给后厨,厨师告诉备菜师和洗菜师开始工作,然后他等待他们完成工作。备菜师和洗菜师工作完之后,厨师开始炒菜。这个过程对于服务员来说其实是透明的,他不需要关心到底后厨是怎么做菜的。

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由于各服务部署在不同机器上,要想在服务间进行远程调用免不了网络通信过程,服务消费方每调用一个服务都要写一坨网络通信相关的代码,不仅复杂而且极易出错。

如果有一种方式能让我们像调用本地服务一样调用远程服务,而让调用者对网络通信这些细节透明,那么将大大提高生产力,比如服务消费方在执行orderService.buy("HHKB键盘")时,实质上调用的是远端的服务。这种方式其实就是RPC。而提供了这种功能的工具我们称之为RPC框架。

在RPC框架中主要有三个角色:Provider、Consumer和Registry。如下图所示:

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Server: 暴露服务的服务提供方。 Client: 调用远程服务的服务消费方。 Registry: 服务注册与发现的注册中心。

服务提供方和服务消费方都比较好理解,就是后厨的洗菜师和厨师啦。厨师就是服务消费方,洗菜师就是服务提供方。厨师依赖洗菜师提供的服务。

服务注册中心又是个什么东西呢?

其实这个也比较好理解。对于那种很大的饭店来说,厨师可能有很多(集群部署),洗菜师也有很多(集群部署)。而厨师想要洗菜师帮忙洗菜的时候,他不会直接找某个洗菜师,而是通知一个中间人,这个人可能是洗菜师团队的领导,也可能就是一个专门协调后厨的人员。他知道整个厨房有多少洗菜师,也知道哪个洗菜师今天来上班了(需要先进行服务注册)。而且,他还可以根据各个洗菜师的忙碌情况动态分配任务(负载均衡)。

这个中间人就是服务注册中心。

服务提供者启动后主动向注册中心注册机器ip、port以及提供的服务列表; 服务消费者启动时向注册中心获取服务提供方地址列表,可实现软负载均衡和Failover;

实现RPC需要用到的技术

一个成熟的RPC框架需要考虑的问题有很多,这里只介绍实现一个远程调用需要用到的基本技术,感兴趣的朋友可以找一些开源的RPC框架代码来看下。

动态代理

生成 client stub和server stub需要用到Java 动态代理技术,我们可以使用JDK原生的动态代理机制,可以使用一些开源字节码工具框架 如:CgLib、Javassist等。

序列化

为了能在网络上传输和接收 Java对象,我们需要对它进行序列化和反序列化操作。

可以使用Java原生的序列化机制,但是效率非常低,推荐使用一些开源的、成熟的序列化技术,例如:protobuf、Thrift、hessian、Kryo、Msgpack

NIO

当前很多RPC框架都直接基于netty这一IO通信框架,比如阿里巴巴的HSF、dubbo,Hadoop Avro,推荐使用Netty 作为底层通信框架。

服务注册中心

可选技术: Redis、Zookeeper、Consul、Etcd

参考资料 :https://www.jianshu.com/p/dbfac2b876b1

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开源RPC框架

Dubbo

Dubbo 是阿里巴巴公司开源的一个Java高性能优秀的服务框架,使得应用可通过高性能的 RPC 实现服务的输出和输入功能,可以和 Spring框架无缝集成。目前已经进入Apache孵化器。

Motan

Motan是新浪微博开源的一个Java RPC框架。2016年5月开源。Motan 在微博平台中已经广泛应用,每天为数百个服务完成近千亿次的调用。

gRPC

gRPC是Google开发的高性能、通用的开源RPC框架,其由Google主要面向移动应用开发并基于HTTP/2协议标准而设计,基于ProtoBuf(Protocol Buffers)序列化协议开发,且支持众多开发语言。本身它不是分布式的,所以要实现上面的框架的功能需要进一步的开发。

thrift

thrift是Apache的一个跨语言的高性能的服务框架,也得到了广泛的应用。

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