微服務(wù)系列：RPC框架的實現(xiàn)原理惰瓜，及RPC架構(gòu)組件詳解
RPC的由來
隨著互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，網(wǎng)站應(yīng)用的規(guī)模不斷擴(kuò)大汉矿，常規(guī)的垂直應(yīng)用架構(gòu)已無法應(yīng)對崎坊，分布式服務(wù)架構(gòu)以及流動計算架構(gòu)勢在必行，亟需一個治理系統(tǒng)確保架構(gòu)有條不紊的演進(jìn)洲拇。
- 單一應(yīng)用架構(gòu)
- 當(dāng)網(wǎng)站流量很小時奈揍，只需一個應(yīng)用曲尸，將所有功能都部署在一起，以減少部署節(jié)點和成本男翰。
- 此時另患，用于簡化增刪改查工作量的 數(shù)據(jù)訪問框架(ORM) 是關(guān)鍵。
- 垂直應(yīng)用架構(gòu)
- 當(dāng)訪問量逐漸增大蛾绎，單一應(yīng)用增加機(jī)器帶來的加速度越來越小昆箕，將應(yīng)用拆成互不相干的幾個應(yīng)用，以提升效率租冠。
- 此時鹏倘，用于加速前端頁面開發(fā)的 Web框架(MVC) 是關(guān)鍵。
- 分布式服務(wù)架構(gòu)
- 當(dāng)垂直應(yīng)用越來越多肺稀，應(yīng)用之間交互不可避免第股，將核心業(yè)務(wù)抽取出來，作為獨立的服務(wù)话原，逐漸形成穩(wěn)定的服務(wù)中心夕吻，使前端應(yīng)用能更快速的響應(yīng)多變的市場需求。
- 此時繁仁，用于提高業(yè)務(wù)復(fù)用及整合的 分布式服務(wù)框架(RPC)涉馅，提供統(tǒng)一的服務(wù)是關(guān)鍵。
例如：各個團(tuán)隊的服務(wù)提供方就不要各自實現(xiàn)一套序列化黄虱、反序列化稚矿、網(wǎng)絡(luò)框架、連接池捻浦、收發(fā)線程晤揣、超時處理、狀態(tài)機(jī)等“業(yè)務(wù)之外”的重復(fù)技術(shù)勞動朱灿，造成整體的低效昧识。
所以，統(tǒng)一RPC框架來解決提供統(tǒng)一的服務(wù)盗扒。
以下我將分別從如下四個方面詳解RPC跪楞。
RPC的實現(xiàn)原理
也就是說兩臺服務(wù)器A甸祭，B，一個應(yīng)用部署在A服務(wù)器上褥影，想要調(diào)用B服務(wù)器上應(yīng)用提供的函數(shù)/方法池户，由于不在一個內(nèi)存空間，不能直接調(diào)用，需要通過網(wǎng)絡(luò)來表達(dá)調(diào)用的語義和傳達(dá)調(diào)用的數(shù)據(jù)煞檩。
比如說处嫌，A服務(wù)器想調(diào)用B服務(wù)器上的一個方法：
Employee getEmployeeByName(String fullName)
整個調(diào)用過程，主要經(jīng)歷如下幾個步驟：
1斟湃、建立通信
首先要解決通訊的問題：即A機(jī)器想要調(diào)用B機(jī)器熏迹，首先得建立起通信連接。
主要是通過在客戶端和服務(wù)器之間建立TCP連接凝赛，遠(yuǎn)程過程調(diào)用的所有交換的數(shù)據(jù)都在這個連接里傳輸注暗。連接可以是按需連接，調(diào)用結(jié)束后就斷掉墓猎，也可以是長連接捆昏，多個遠(yuǎn)程過程調(diào)用共享同一個連接。
2毙沾、服務(wù)尋址
要解決尋址的問題骗卜，也就是說，A服務(wù)器上的應(yīng)用怎么告訴底層的RPC框架左胞，如何連接到B服務(wù)器（如主機(jī)或IP地址）以及特定的端口寇仓，方法的名稱名稱是什么。
通常情況下我們需要提供B機(jī)器（主機(jī)名或IP地址）以及特定的端口烤宙，然后指定調(diào)用的方法或者函數(shù)的名稱以及入?yún)⒊鰠⒌刃畔⒈榉常@樣才能完成服務(wù)的一個調(diào)用。
可靠的尋址方式（主要是提供服務(wù)的發(fā)現(xiàn)）是RPC的實現(xiàn)基石躺枕，比如可以采用redis或者zookeeper來注冊服務(wù)等等服猪。
- 從服務(wù)提供者的角度看：當(dāng)提供者服務(wù)啟動時罢猪，需要自動向注冊中心注冊服務(wù)；
- 當(dāng)提供者服務(wù)停止時叉瘩，需要向注冊中心注銷服務(wù)坡脐；
- 提供者需要定時向注冊中心發(fā)送心跳，一段時間未收到來自提供者的心跳后房揭，認(rèn)為提供者已經(jīng)停止服務(wù)，從注冊中心上摘取掉對應(yīng)的服務(wù)晌端。
- 從調(diào)用者的角度看：調(diào)用者啟動時訂閱注冊中心的消息并從注冊中心獲取提供者的地址捅暴；
- 當(dāng)有提供者上線或者下線時，注冊中心會告知到調(diào)用者咧纠；
- 調(diào)用者下線時蓬痒，取消訂閱。
3漆羔、網(wǎng)絡(luò)傳輸
3.1梧奢、序列化
當(dāng)A機(jī)器上的應(yīng)用發(fā)起一個RPC調(diào)用時狱掂，調(diào)用方法和其入?yún)⒌刃畔⑿枰ㄟ^底層的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議如TCP傳輸?shù)紹機(jī)器，由于網(wǎng)絡(luò)協(xié)議是基于二進(jìn)制的亲轨，所有我們傳輸?shù)膮?shù)數(shù)據(jù)都需要先進(jìn)行序列化（Serialize）或者編組（marshal）成二進(jìn)制的形式才能在網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行傳輸趋惨。然后通過尋址操作和網(wǎng)絡(luò)傳輸將序列化或者編組之后的二進(jìn)制數(shù)據(jù)發(fā)送給B機(jī)器。
3.2惦蚊、反序列化
當(dāng)B機(jī)器接收到A機(jī)器的應(yīng)用發(fā)來的請求之后器虾，又需要對接收到的參數(shù)等信息進(jìn)行反序列化操作（序列化的逆操作），即將二進(jìn)制信息恢復(fù)為內(nèi)存中的表達(dá)方式蹦锋，然后再找到對應(yīng)的方法（尋址的一部分）進(jìn)行本地調(diào)用（一般是通過生成代理Proxy去調(diào)用,
通常會有JDK動態(tài)代理兆沙、CGLIB動態(tài)代理、Javassist生成字節(jié)碼技術(shù)等）莉掂，之后得到調(diào)用的返回值葛圃。
4、服務(wù)調(diào)用
B機(jī)器進(jìn)行本地調(diào)用（通過代理Proxy）之后得到了返回值憎妙，此時還需要再把返回值發(fā)送回A機(jī)器库正，同樣也需要經(jīng)過序列化操作，然后再經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)傳輸將二進(jìn)制數(shù)據(jù)發(fā)送回A機(jī)器尚氛，而當(dāng)A機(jī)器接收到這些返回值之后诀诊，則再次進(jìn)行反序列化操作，恢復(fù)為內(nèi)存中的表達(dá)方式阅嘶，最后再交給A機(jī)器上的應(yīng)用進(jìn)行相關(guān)處理（一般是業(yè)務(wù)邏輯處理操作）属瓣。
通常，經(jīng)過以上四個步驟之后讯柔，一次完整的RPC調(diào)用算是完成了抡蛙。
PRC架構(gòu)組件
一個基本的RPC架構(gòu)里面應(yīng)該至少包含以下4個組件：
1、客戶端（Client）:服務(wù)調(diào)用方（服務(wù)消費者）
2魂迄、客戶端存根（Client Stub）:存放服務(wù)端地址信息粗截，將客戶端的請求參數(shù)數(shù)據(jù)信息打包成網(wǎng)絡(luò)消息，再通過網(wǎng)絡(luò)傳輸發(fā)送給服務(wù)端
3捣炬、服務(wù)端存根（Server Stub）:接收客戶端發(fā)送過來的請求消息并進(jìn)行解包熊昌，然后再調(diào)用本地服務(wù)進(jìn)行處理
4、服務(wù)端（Server）:服務(wù)的真正提供者
RPC調(diào)用過程
1、服務(wù)消費者（client客戶端）通過本地調(diào)用的方式調(diào)用服務(wù)
2推溃、客戶端存根（client stub）接收到調(diào)用請求后負(fù)責(zé)將方法昂利、入?yún)⒌刃畔⑿蛄谢ńM裝）成能夠進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)南Ⅲw
3、客戶端存根（client stub）找到遠(yuǎn)程的服務(wù)地址，并且將消息通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)送給服務(wù)端
4蜂奸、服務(wù)端存根（server stub）收到消息后進(jìn)行解碼（反序列化操作）
5犁苏、服務(wù)端存根（server stub）根據(jù)解碼結(jié)果調(diào)用本地的服務(wù)進(jìn)行相關(guān)處理
6、本地服務(wù)執(zhí)行具體業(yè)務(wù)邏輯并將處理結(jié)果返回給服務(wù)端存根（server stub）
7扩所、服務(wù)端存根（server stub）將返回結(jié)果重新打包成消息（序列化）并通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)送至消費方
8围详、客戶端存根（client stub）接收到消息，并進(jìn)行解碼（反序列化）
9碌奉、服務(wù)消費方得到最終結(jié)果
