《深入篇》我們主要圍繞 RPC 的功能目標(biāo)和實現(xiàn)考量去展開，一個基本的 RPC 框架應(yīng)該提供什么功能晾咪，滿足什么要求以及如何去實現(xiàn)它？
RPC 功能目標(biāo)
RPC 的主要功能目標(biāo)是讓構(gòu)建分布式計算（應(yīng)用）更容易贮配，在提供強(qiáng)大的遠(yuǎn)程調(diào)用能力時不損失本地調(diào)用的語義簡潔性谍倦。為實現(xiàn)該目標(biāo)，RPC 框架需提供一種透明調(diào)用機(jī)制讓使用者不必顯式的區(qū)分本地調(diào)用和遠(yuǎn)程調(diào)用泪勒，在前文《淺出篇》中給出了一種實現(xiàn)結(jié)構(gòu)昼蛀，基于 stub 的結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)。下面我們將具體細(xì)化 stub 結(jié)構(gòu)的實現(xiàn)圆存。
RPC 調(diào)用分類
RPC 調(diào)用分以下兩種：
1. 同步調(diào)用
? 客戶方等待調(diào)用執(zhí)行完成并返回結(jié)果叼旋。
2. 異步調(diào)用
? 客戶方調(diào)用后不用等待執(zhí)行結(jié)果返回，但依然可以通過回調(diào)通知等方式獲取返回結(jié)果沦辙。
? 若客戶方不關(guān)心調(diào)用返回結(jié)果夫植，則變成單向異步調(diào)用，單向調(diào)用不用返回結(jié)果。
異步和同步的區(qū)分在于是否等待服務(wù)端執(zhí)行完成并返回結(jié)果详民。
RPC 結(jié)構(gòu)拆解
《淺出篇》給出了一個比較粗粒度的 RPC 實現(xiàn)概念結(jié)構(gòu)延欠，這里我們進(jìn)一步細(xì)化它應(yīng)該由哪些組件構(gòu)成，如下圖所示沈跨。
RPC 服務(wù)方通過 RpcServer 去導(dǎo)出（export）遠(yuǎn)程接口方法由捎，而客戶方通過 RpcClient 去引入（import）遠(yuǎn)程接口方法《隽荩客戶方像調(diào)用本地方法一樣去調(diào)用遠(yuǎn)程接口方法狞玛，RPC 框架提供接口的代理實現(xiàn)，實際的調(diào)用將委托給代理RpcProxy 涧窒。代理封裝調(diào)用信息并將調(diào)用轉(zhuǎn)交給RpcInvoker 去實際執(zhí)行心肪。在客戶端的RpcInvoker 通過連接器RpcConnector 去維持與服務(wù)端的通道RpcChannel，并使用RpcProtocol 執(zhí)行協(xié)議編碼（encode）并將編碼后的請求消息通過通道發(fā)送給服務(wù)方纠吴。
RPC 服務(wù)端接收器 RpcAcceptor 接收客戶端的調(diào)用請求蒙畴，同樣使用RpcProtocol 執(zhí)行協(xié)議解碼（decode）。解碼后的調(diào)用信息傳遞給RpcProcessor 去控制處理調(diào)用過程呜象，最后再委托調(diào)用給RpcInvoker 去實際執(zhí)行并返回調(diào)用結(jié)果膳凝。
RPC 組件職責(zé)
上面我們進(jìn)一步拆解了 RPC 實現(xiàn)結(jié)構(gòu)的各個組件組成部分，下面我們詳細(xì)說明下每個組件的職責(zé)劃分恭陡。
1. RpcServer
? 負(fù)責(zé)導(dǎo)出（export）遠(yuǎn)程接口
2. RpcClient
? 負(fù)責(zé)導(dǎo)入（import）遠(yuǎn)程接口的代理實現(xiàn)
3. RpcProxy
? 遠(yuǎn)程接口的代理實現(xiàn)
4. RpcInvoker
? 客戶方實現(xiàn)：負(fù)責(zé)編碼調(diào)用信息和發(fā)送調(diào)用請求到服務(wù)方并等待調(diào)用結(jié)果返回
? 服務(wù)方實現(xiàn)：負(fù)責(zé)調(diào)用服務(wù)端接口的具體實現(xiàn)并返回調(diào)用結(jié)果
5. RpcProtocol
? 負(fù)責(zé)協(xié)議編/解碼
6. RpcConnector
? 負(fù)責(zé)維持客戶方和服務(wù)方的連接通道和發(fā)送數(shù)據(jù)到服務(wù)方
7. RpcAcceptor
? 負(fù)責(zé)接收客戶方請求并返回請求結(jié)果
8. RpcProcessor
? 負(fù)責(zé)在服務(wù)方控制調(diào)用過程蹬音，包括管理調(diào)用線程池、超時時間等
9. RpcChannel
? 數(shù)據(jù)傳輸通道
RPC 實現(xiàn)分析
在進(jìn)一步拆解了組件并劃分了職責(zé)之后休玩，這里以在 java 平臺實現(xiàn)該 RPC 框架概念模型為例著淆，詳細(xì)分析下實現(xiàn)中需要考慮的因素。
導(dǎo)出遠(yuǎn)程接口
導(dǎo)出遠(yuǎn)程接口的意思是指只有導(dǎo)出的接口可以供遠(yuǎn)程調(diào)用拴疤，而未導(dǎo)出的接口則不能永部。在 java 中導(dǎo)出接口的代碼片段可能如下：
DemoService demo? = new ...;
RpcServer? server = new ...;
server.export(DemoService.class, demo, options);
我們可以導(dǎo)出整個接口，也可以更細(xì)粒度一點只導(dǎo)出接口中的某些方法呐矾，如：
// 只導(dǎo)出 DemoService 中簽名為 hi(String s) 的方法
server.export(DemoService.class, demo, "hi", new Class<?>[] { String.class }, options);
java 中還有一種比較特殊的調(diào)用就是多態(tài)苔埋，也就是一個接口可能有多個實現(xiàn)，那么遠(yuǎn)程調(diào)用時到底調(diào)用哪個蜒犯？這個本地調(diào)用的語義是通過 jvm 提供的引用多態(tài)性隱式實現(xiàn)的组橄，那么對于 RPC 來說跨進(jìn)程的調(diào)用就沒法隱式實現(xiàn)了。如果前面DemoService 接口有 2 個實現(xiàn)罚随，那么在導(dǎo)出接口時就需要特殊標(biāo)記不同的實現(xiàn)玉工，如：
DemoService demo? = new ...;
DemoService demo2? = new ...;
RpcServer? server = new ...;
server.export(DemoService.class, demo, options);
server.export("demo2", DemoService.class, demo2, options);
上面 demo2 是另一個實現(xiàn)，我們標(biāo)記為 "demo2" 來導(dǎo)出淘菩，那么遠(yuǎn)程調(diào)用時也需要傳遞該標(biāo)記才能調(diào)用到正確的實現(xiàn)類遵班，這樣就解決了多態(tài)調(diào)用的語義。
導(dǎo)入遠(yuǎn)程接口與客戶端代理
導(dǎo)入相對于導(dǎo)出遠(yuǎn)程接口，客戶端代碼為了能夠發(fā)起調(diào)用必須要獲得遠(yuǎn)程接口的方法或過程定義狭郑。目前腹暖，大部分跨語言平臺 RPC 框架采用根據(jù) IDL 定義通過 code generator 去生成 stub 代碼，這種方式下實際導(dǎo)入的過程就是通過代碼生成器在編譯期完成的愿阐。我所使用過的一些跨語言平臺 RPC 框架如 CORBAR、WebService趾疚、ICE缨历、Thrift 均是此類方式。
代碼生成的方式對跨語言平臺 RPC 框架而言是必然的選擇糙麦，而對于同一語言平臺的 RPC 則可以通過共享接口定義來實現(xiàn)辛孵。在 java 中導(dǎo)入接口的代碼片段可能如下：
RpcClient client = new ...;
DemoService demo = client.refer(DemoService.class);
demo.hi("how are you?");
在 java 中 'import' 是關(guān)鍵字，所以代碼片段中我們用 refer 來表達(dá)導(dǎo)入接口的意思赡磅。這里的導(dǎo)入方式本質(zhì)也是一種代碼生成技術(shù)魄缚，只不過是在運(yùn)行時生成，比靜態(tài)編譯期的代碼生成看起來更簡潔些焚廊。java 里至少提供了兩種技術(shù)來提供動態(tài)代碼生成冶匹，一種是 jdk 動態(tài)代理，另外一種是字節(jié)碼生成咆瘟。動態(tài)代理相比字節(jié)碼生成使用起來更方便嚼隘，但動態(tài)代理方式在性能上是要遜色于直接的字節(jié)碼生成的，而字節(jié)碼生成在代碼可讀性上要差很多袒餐。兩者權(quán)衡起來飞蛹，個人認(rèn)為犧牲一些性能來獲得代碼可讀性和可維護(hù)性顯得更重要。
協(xié)議編解碼
客戶端代理在發(fā)起調(diào)用前需要對調(diào)用信息進(jìn)行編碼灸眼，這就要考慮需要編碼些什么信息并以什么格式傳輸?shù)椒?wù)端才能讓服務(wù)端完成調(diào)用卧檐。出于效率考慮，編碼的信息越少越好（傳輸數(shù)據(jù)少）焰宣，編碼的規(guī)則越簡單越好（執(zhí)行效率高）霉囚。我們先看下需要編碼些什么信息：
-- 調(diào)用編碼 --
1. 接口方法
? 包括接口名、方法名
2. 方法參數(shù)
? 包括參數(shù)類型匕积、參數(shù)值
3. 調(diào)用屬性
? 包括調(diào)用屬性信息佛嬉，例如調(diào)用附件隱式參數(shù)、調(diào)用超時時間等
-- 返回編碼 --
1. 返回結(jié)果
? 接口方法中定義的返回值
2. 返回碼
? 異常返回碼
3. 返回異常信息
? 調(diào)用異常信息
除了以上這些必須的調(diào)用信息闸天，我們可能還需要一些元信息以方便程序編解碼以及未來可能的擴(kuò)展暖呕。這樣我們的編碼消息里面就分成了兩部分，一部分是元信息苞氮、另一部分是調(diào)用的必要信息湾揽。如果設(shè)計一種 RPC 協(xié)議消息的話，元信息我們把它放在協(xié)議消息頭中，而必要信息放在協(xié)議消息體中库物。下面給出一種概念上的 RPC 協(xié)議消息設(shè)計格式：
-- 消息頭 --
magic? ? ? : 協(xié)議魔數(shù)霸旗，為解碼設(shè)計
header size: 協(xié)議頭長度，為擴(kuò)展設(shè)計
version? ? : 協(xié)議版本戚揭，為兼容設(shè)計
st? ? ? ? : 消息體序列化類型
hb? ? ? ? : 心跳消息標(biāo)記诱告，為長連接傳輸層心跳設(shè)計
ow? ? ? ? : 單向消息標(biāo)記，
rp? ? ? ? : 響應(yīng)消息標(biāo)記民晒，不置位默認(rèn)是請求消息
status code: 響應(yīng)消息狀態(tài)碼
reserved? : 為字節(jié)對齊保留
message id : 消息 id
body size? : 消息體長度
-- 消息體 --
采用序列化編碼精居，常見有以下格式
xml? : 如 webservie soap
json? : 如 JSON-RPC
binary: 如 thrift; hession; kryo 等
格式確定后編解碼就簡單了，由于頭長度一定所以我們比較關(guān)心的就是消息體的序列化方式潜必。序列化我們關(guān)心三個方面：
1. 序列化和反序列化的效率靴姿，越快越好。
2. 序列化后的字節(jié)長度磁滚，越小越好佛吓。
3. 序列化和反序列化的兼容性，接口參數(shù)對象若增加了字段垂攘，是否兼容维雇。
上面這三點有時是魚與熊掌不可兼得，這里面涉及到具體的序列化庫實現(xiàn)細(xì)節(jié)晒他，就不在本文進(jìn)一步展開分析了谆沃。
傳輸服務(wù)
協(xié)議編碼之后，自然就是需要將編碼后的 RPC 請求消息傳輸?shù)椒?wù)方仪芒，服務(wù)方執(zhí)行后返回結(jié)果消息或確認(rèn)消息給客戶方唁影。RPC 的應(yīng)用場景實質(zhì)是一種可靠的請求應(yīng)答消息流，和 HTTP 類似掂名。因此選擇長連接方式的 TCP 協(xié)議會更高效据沈，與 HTTP 不同的是在協(xié)議層面我們定義了每個消息的唯一 id，因此可以更容易的復(fù)用連接饺蔑。
既然使用長連接锌介，那么第一個問題是到底 client 和 server 之間需要多少根連接？實際上單連接和多連接在使用上沒有區(qū)別猾警，對于數(shù)據(jù)傳輸量較小的應(yīng)用類型孔祸，單連接基本足夠。單連接和多連接最大的區(qū)別在于发皿，每根連接都有自己私有的發(fā)送和接收緩沖區(qū)崔慧，因此大數(shù)據(jù)量傳輸時分散在不同的連接緩沖區(qū)會得到更好的吞吐效率。所以穴墅，如果你的數(shù)據(jù)傳輸量不足以讓單連接的緩沖區(qū)一直處于飽和狀態(tài)的話惶室，那么使用多連接并不會產(chǎn)生任何明顯的提升温自，反而會增加連接管理的開銷。
連接是由 client 端發(fā)起建立并維持皇钞。如果 client 和 server 之間是直連的悼泌，那么連接一般不會中斷（當(dāng)然物理鏈路故障除外）。如果 client 和 server 連接經(jīng)過一些負(fù)載中轉(zhuǎn)設(shè)備夹界，有可能連接一段時間不活躍時會被這些中間設(shè)備中斷馆里。為了保持連接有必要定時為每個連接發(fā)送心跳數(shù)據(jù)以維持連接不中斷。心跳消息是 RPC 框架庫使用的內(nèi)部消息可柿，在前文協(xié)議頭結(jié)構(gòu)中也有一個專門的心跳位鸠踪，就是用來標(biāo)記心跳消息的，它對業(yè)務(wù)應(yīng)用透明趾痘。
執(zhí)行調(diào)用
client stub 所做的事情僅僅是編碼消息并傳輸給服務(wù)方慢哈，而真正調(diào)用過程發(fā)生在服務(wù)方蔓钟。server stub 從前文的結(jié)構(gòu)拆解中我們細(xì)分了 RpcProcessor 和 RpcInvoker 兩個組件永票，一個負(fù)責(zé)控制調(diào)用過程，一個負(fù)責(zé)真正調(diào)用滥沫。這里我們還是以 java 中實現(xiàn)這兩個組件為例來分析下它們到底需要做什么侣集？
java 中實現(xiàn)代碼的動態(tài)接口調(diào)用目前一般通過反射調(diào)用。除了原生的 jdk 自帶的反射兰绣，一些第三方庫也提供了性能更優(yōu)的反射調(diào)用世分，因此 RpcInvoker 就是封裝了反射調(diào)用的實現(xiàn)細(xì)節(jié)。
調(diào)用過程的控制需要考慮哪些因素缀辩，RpcProcessor 需要提供什么樣地調(diào)用控制服務(wù)呢臭埋？下面提出幾點以啟發(fā)思考：
1. 效率提升
? 每個請求應(yīng)該盡快被執(zhí)行，因此我們不能每請求來再創(chuàng)建線程去執(zhí)行臀玄，需要提供線程池服務(wù)瓢阴。
2. 資源隔離
? 當(dāng)我們導(dǎo)出多個遠(yuǎn)程接口時，如何避免單一接口調(diào)用占據(jù)所有線程資源健无，而引發(fā)其他接口執(zhí)行阻塞荣恐。
3. 超時控制
? 當(dāng)某個接口執(zhí)行緩慢，而 client 端已經(jīng)超時放棄等待后累贤，server 端的線程繼續(xù)執(zhí)行此時顯得毫無意義叠穆。
RPC 異常處理
無論 RPC 怎樣努力把遠(yuǎn)程調(diào)用偽裝的像本地調(diào)用，但它們依然有很大的不同點臼膏，而且有一些異常情況是在本地調(diào)用時絕對不會碰到的硼被。在說異常處理之前，我們先比較下本地調(diào)用和 RPC 調(diào)用的一些差異：
1. 本地調(diào)用一定會執(zhí)行渗磅，而遠(yuǎn)程調(diào)用則不一定祷嘶，調(diào)用消息可能因為網(wǎng)絡(luò)原因并未發(fā)送到服務(wù)方屎媳。
2. 本地調(diào)用只會拋出接口聲明的異常，而遠(yuǎn)程調(diào)用還會跑出 RPC 框架運(yùn)行時的其他異常论巍。
3. 本地調(diào)用和遠(yuǎn)程調(diào)用的性能可能差距很大烛谊，這取決于 RPC 固有消耗所占的比重。
正是這些區(qū)別決定了使用 RPC 時需要更多考量嘉汰。當(dāng)調(diào)用遠(yuǎn)程接口拋出異常時丹禀，異常可能是一個業(yè)務(wù)異常鞋怀，也可能是 RPC 框架拋出的運(yùn)行時異常（如：網(wǎng)絡(luò)中斷等）双泪。業(yè)務(wù)異常表明服務(wù)方已經(jīng)執(zhí)行了調(diào)用，可能因為某些原因?qū)е挛茨苷?zhí)行密似，而 RPC 運(yùn)行時異常則有可能服務(wù)方根本沒有執(zhí)行焙矛，對調(diào)用方而言的異常處理策略自然需要區(qū)分。
由于 RPC 固有的消耗相對本地調(diào)用高出幾個數(shù)量級残腌，本地調(diào)用的固有消耗是納秒級村斟，而 RPC 的固有消耗是在毫秒級。那么對于過于輕量的計算任務(wù)就并不合適導(dǎo)出遠(yuǎn)程接口由獨立的進(jìn)程提供服務(wù)抛猫，只有花在計算任務(wù)上時間遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于 RPC 的固有消耗才值得導(dǎo)出為遠(yuǎn)程接口提供服務(wù)蟆盹。
總結(jié)
至此我們提出了一個 RPC 實現(xiàn)的概念框架，并詳細(xì)分析了需要考慮的一些實現(xiàn)細(xì)節(jié)闺金。無論 RPC 的概念是如何優(yōu)雅逾滥，但是“草叢中依然有幾條蛇隱藏著”，只有深刻理解了 RPC 的本質(zhì)败匹，才能更好地應(yīng)用寨昙。
原文：https://blog.csdn.net/mindfloating/article/details/39474123
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