https://blog.csdn.net/mindfloating/article/details/39474123
《深入篇》我們主要圍繞 RPC 的功能目標(biāo)和實(shí)現(xiàn)考量去展開谋国，一個基本的 RPC 框架應(yīng)該提供什么功能弊知，滿足什么要求以及如何去實(shí)現(xiàn)它？
RPC 的主要功能目標(biāo)是讓構(gòu)建分布式計(jì)算（應(yīng)用）更容易，在提供強(qiáng)大的遠(yuǎn)程調(diào)用能力時不損失本地調(diào)用的語義簡潔性厕吉。為實(shí)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)用蹄葱，在前文《淺出篇》中給出了一種實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)萨脑，基于 stub 的結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)。下面我們將具體細(xì)化 stub 結(jié)構(gòu)的實(shí)現(xiàn)卦碾。
RPC 調(diào)用分以下兩種：
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1.?同步調(diào)用??
???客戶方等待調(diào)用執(zhí)行完成并返回結(jié)果铺坞。??
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)果洲胖。??
???若客戶方不關(guān)心調(diào)用返回結(jié)果济榨，則變成單向異步調(diào)用，單向調(diào)用不用返回結(jié)果绿映。??
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)果擒滑。
《淺出篇》給出了一個比較粗粒度的 RPC 實(shí)現(xiàn)概念結(jié)構(gòu)，這里我們進(jìn)一步細(xì)化它應(yīng)該由哪些組件構(gòu)成叉弦，如下圖所示丐一。
RPC 服務(wù)方通過?RpcServer?去導(dǎo)出（export）遠(yuǎn)程接口方法，而客戶方通過?RpcClient?去引入（import）遠(yuǎn)程接口方法淹冰】獬担客戶方像調(diào)用本地方法一樣去調(diào)用遠(yuǎn)程接口方法，RPC 框架提供接口的代理實(shí)現(xiàn)樱拴，實(shí)際的調(diào)用將委托給代理RpcProxy柠衍。代理封裝調(diào)用信息并將調(diào)用轉(zhuǎn)交給RpcInvoker?去實(shí)際執(zhí)行。在客戶端的RpcInvoker?通過連接器RpcConnector?去維持與服務(wù)端的通道RpcChannel晶乔，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)方珍坊。
RPC 服務(wù)端接收器?RpcAcceptor?接收客戶端的調(diào)用請求，同樣使用RpcProtocol?執(zhí)行協(xié)議解碼（decode）瘪弓。解碼后的調(diào)用信息傳遞給RpcProcessor?去控制處理調(diào)用過程垫蛆，最后再委托調(diào)用給RpcInvoker?去實(shí)際執(zhí)行并返回調(diào)用結(jié)果。
上面我們進(jìn)一步拆解了 RPC 實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)的各個組件組成部分腺怯，下面我們詳細(xì)說明下每個組件的職責(zé)劃分袱饭。
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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(shí)現(xiàn)??
3.?RpcProxy??
???遠(yuǎn)程接口的代理實(shí)現(xiàn)??
4.?RpcInvoker??
???客戶方實(shí)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(shí)現(xiàn)：負(fù)責(zé)調(diào)用服務(wù)端接口的具體實(shí)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，包括管理調(diào)用線程池呛占、超時時間等??
9.?RpcChannel??
???數(shù)據(jù)傳輸通道??
在進(jìn)一步拆解了組件并劃分了職責(zé)之后虑乖，這里以在 java 平臺實(shí)現(xiàn)該 RPC 框架概念模型為例，詳細(xì)分析下實(shí)現(xiàn)中需要考慮的因素晾虑。
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)用疹味，而未導(dǎo)出的接口則不能仅叫。在 java 中導(dǎo)出接口的代碼片段可能如下：
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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(diǎn)只導(dǎo)出接口中的某些方法糙捺，如：
[java]?view plain?copy
//?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)诫咱，也就是一個接口可能有多個實(shí)現(xiàn)，那么遠(yuǎn)程調(diào)用時到底調(diào)用哪個洪灯？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(shí)現(xiàn)的坎缭，那么對于 RPC 來說跨進(jìn)程的調(diào)用就沒法隱式實(shí)現(xiàn)了。如果前面DemoService?接口有 2 個實(shí)現(xiàn)签钩，那么在導(dǎo)出接口時就需要特殊標(biāo)記不同的實(shí)現(xiàn)掏呼，如：
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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(shí)現(xiàn)，我們標(biāo)記為 "demo2" 來導(dǎo)出铅檩，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(shí)現(xiàn)類憎夷，這樣就解決了多態(tài)調(diào)用的語義。
導(dǎo)入相對于導(dǎo)出遠(yuǎn)程接口昧旨，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拾给。目前，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 代碼臼予，這種方式下實(shí)際導(dǎo)入的過程就是通過代碼生成器在編譯期完成的鸣戴。我所使用過的一些跨語言平臺 RPC 框架如 CORBAR、WebService粘拾、ICE窄锅、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缰雇，而對于同一語言平臺的 RPC 則可以通過共享接口定義來實(shí)現(xiàn)入偷。在 java 中導(dǎo)入接口的代碼片段可能如下：
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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)入接口的意思械哟。這里的導(dǎo)入方式本質(zhì)也是一種代碼生成技術(shù)疏之，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暇咆。java 里至少提供了兩種技術(shù)來提供動態(tài)代碼生成锋爪，一種是 jdk 動態(tài)代理，另外一種是字節(jié)碼生成爸业。動態(tài)代理相比字節(jié)碼生成使用起來更方便其骄，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扯旷。兩者權(quán)衡起來拯爽，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。
客戶端代理在發(fā)起調(diào)用前需要對調(diào)用信息進(jìn)行編碼钧忽，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)用毯炮。出于效率考慮逼肯，編碼的信息越少越好（傳輸數(shù)據(jù)少），編碼的規(guī)則越簡單越好（執(zhí)行效率高）桃煎。我們先看下需要編碼些什么信息：
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--?調(diào)用編碼?--??
1.?接口方法??
???包括接口名篮幢、方法名??
2.?方法參數(shù)??
???包括參數(shù)類型、參數(shù)值??
3.?調(diào)用屬性??
???包括調(diào)用屬性信息为迈，例如調(diào)用附件隱式參數(shù)洲拇、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，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)展曲尸。這樣我們的編碼消息里面就分成了兩部分，一部分是元信息男翰、另一部分是調(diào)用的必要信息另患。如果設(shè)計(jì)一種 RPC 協(xié)議消息的話，元信息我們把它放在協(xié)議消息頭中蛾绎，而必要信息放在協(xié)議消息體中昆箕。下面給出一種概念上的 RPC 協(xié)議消息設(shè)計(jì)格式：
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--?消息頭?--??
magic??????:?協(xié)議魔數(shù)，為解碼設(shè)計(jì)??
header?size:?協(xié)議頭長度租冠，為擴(kuò)展設(shè)計(jì)??
version????:?協(xié)議版本鹏倘，為兼容設(shè)計(jì)??
st?????????:?消息體序列化類型??
hb?????????:?心跳消息標(biāo)記，為長連接傳輸層心跳設(shè)計(jì)??
ow?????????:?單向消息標(biāo)記顽爹，??
rp?????????:?響應(yīng)消息標(biāo)記纤泵，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，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镜粤，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捏题。序列化我們關(guān)心三個方面：
1. 序列化和反序列化的效率，越快越好肉渴。?
2. 序列化后的字節(jié)長度公荧，越小越好。?
3. 序列化和反序列化的兼容性同规，接口參數(shù)對象若增加了字段循狰，是否兼容。
上面這三點(diǎn)有時是魚與熊掌不可兼得券勺，這里面涉及到具體的序列化庫實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)绪钥，就不在本文進(jìn)一步展開分析了。
協(xié)議編碼之后朱灿，自然就是需要將編碼后的 RPC 請求消息傳輸?shù)椒?wù)方昧识，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。RPC 的應(yīng)用場景實(shí)質(zhì)是一種可靠的請求應(yīng)答消息流盗扒，和 HTTP 類似跪楞。因此選擇長連接方式的 TCP 協(xié)議會更高效缀去，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)用連接甸祭。
既然使用長連接缕碎，那么第一個問題是到底 client 和 server 之間需要多少根連接？實(shí)際上單連接和多連接在使用上沒有區(qū)別池户，對于數(shù)據(jù)傳輸量較小的應(yīng)用類型咏雌，單連接基本足夠。單連接和多連接最大的區(qū)別在于校焦，每根連接都有自己私有的發(fā)送和接收緩沖區(qū)赊抖，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。所以寨典，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)的話氛雪，那么使用多連接并不會產(chǎn)生任何明顯的提升，反而會增加連接管理的開銷耸成。
連接是由 client 端發(fā)起建立并維持报亩。如果 client 和 server 之間是直連的，那么連接一般不會中斷（當(dāng)然物理鏈路故障除外）井氢。如果 client 和 server 連接經(jīng)過一些負(fù)載中轉(zhuǎn)設(shè)備弦追，有可能連接一段時間不活躍時會被這些中間設(shè)備中斷。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)以維持連接不中斷花竞。心跳消息是 RPC 框架庫使用的內(nèi)部消息劲件，在前文協(xié)議頭結(jié)構(gòu)中也有一個專門的心跳位，就是用來標(biāo)記心跳消息的左胞，它對業(yè)務(wù)應(yīng)用透明寇仓。
client stub 所做的事情僅僅是編碼消息并傳輸給服務(wù)方，而真正調(diào)用過程發(fā)生在服務(wù)方烤宙。server stub 從前文的結(jié)構(gòu)拆解中我們細(xì)分了?RpcProcessor?和?RpcInvoker?兩個組件遍烦，一個負(fù)責(zé)控制調(diào)用過程，一個負(fù)責(zé)真正調(diào)用躺枕。這里我們還是以 java 中實(shí)現(xiàn)這兩個組件為例來分析下它們到底需要做什么服猪？
java 中實(shí)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 自帶的反射拐云，一些第三方庫也提供了性能更優(yōu)的反射調(diào)用罢猪，因此?RpcInvoker?就是封裝了反射調(diào)用的實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)。
調(diào)用過程的控制需要考慮哪些因素叉瘩，RpcProcessor?需要提供什么樣地調(diào)用控制服務(wù)呢膳帕？下面提出幾點(diǎn)以啟發(fā)思考：
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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，需要提供線程池服務(wù)危彩。??
2.?資源隔離??
???當(dāng)我們導(dǎo)出多個遠(yuǎn)程接口時攒磨，如何避免單一接口調(diào)用占據(jù)所有線程資源，而引發(fā)其他接口執(zhí)行阻塞汤徽。??
3.?超時控制??
???當(dāng)某個接口執(zhí)行緩慢娩缰，而?client?端已經(jīng)超時放棄等待后，server?端的線程繼續(xù)執(zhí)行此時顯得毫無意義谒府。??
無論 RPC 怎樣努力把遠(yuǎn)程調(diào)用偽裝的像本地調(diào)用拼坎，但它們依然有很大的不同點(diǎn)，而且有一些異常情況是在本地調(diào)用時絕對不會碰到的完疫。在說異常處理之前泰鸡，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，而遠(yuǎn)程調(diào)用則不一定壳鹤，調(diào)用消息可能因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)原因并未發(fā)送到服務(wù)方鸟顺。
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)行時的其他異常器虾。
3. 本地調(diào)用和遠(yuǎn)程調(diào)用的性能可能差距很大，這取決于 RPC 固有消耗所占的比重蹦锋。
正是這些區(qū)別決定了使用 RPC 時需要更多考量兆沙。當(dāng)調(diào)用遠(yuǎn)程接口拋出異常時，異忱虻啵可能是一個業(yè)務(wù)異常葛圃，也可能是 RPC 框架拋出的運(yùn)行時異常（如：網(wǎng)絡(luò)中斷等）。業(yè)務(wù)異常表明服務(wù)方已經(jīng)執(zhí)行了調(diào)用憎妙，可能因?yàn)槟承┰驅(qū)е挛茨苷?zhí)行库正，而 RPC 運(yùn)行時異常則有可能服務(wù)方根本沒有執(zhí)行，對調(diào)用方而言的異常處理策略自然需要區(qū)分厘唾。
由于 RPC 固有的消耗相對本地調(diào)用高出幾個數(shù)量級褥符，本地調(diào)用的固有消耗是納秒級，而 RPC 的固有消耗是在毫秒級抚垃。那么對于過于輕量的計(jì)算任務(wù)就并不合適導(dǎo)出遠(yuǎn)程接口由獨(dú)立的進(jìn)程提供服務(wù)喷楣，只有花在計(jì)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)。
至此我們提出了一個 RPC 實(shí)現(xiàn)的概念框架鹤树，并詳細(xì)分析了需要考慮的一些實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)铣焊。無論 RPC 的概念是如何優(yōu)雅，但是“草叢中依然有幾條蛇隱藏著”罕伯，只有深刻理解了 RPC 的本質(zhì)曲伊，才能更好地應(yīng)用。
