Remote Procedure Call基本原理
  • 时间:2019-10-09
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  近几年随着微服务化项目的崛起,逐渐成为许多公司中大型分布式系统架构的主流方式,而今天所说的 RPC 在这其中扮演着至关重要的角色。随着这段日子公司项目微服务化的演进,发现在日常开发中都在隐式或显式的使用 RPC,一些刚刚接触 RPC 的小伙伴会感觉无所适从,而一些入行多年的老手虽然使用 RPC 经验丰富,但有些对其原理也一知半解,缺乏对原理的深入理解,往往也会造成开发中的一些误用。

  RPC(Remote Procedure Call)—远程过程调用,它是一种通过网络从远程计算机程序上请求服务,而不需要了解底层网络技术的协议。也就是说两台服务器A,B,一个应用部署在A服务器上,想要调用B服务器上应用提供的方法,由于不在一个内存空间,不能直接调用,需要通过网络来表达调用的语义和传达调用的数据。

  RPC协议假定某些传输协议的存在,如TCP或UDP,为通信程序之间携带信息数据。在OSI网络通信模型中,RPC跨越了传输层和应用层。RPC使得开发包括网络分布式多程序在内的应用程序更加容易。现在业界有很多开源的优秀 RPC 框架,例如 Spring Cloud、Dubbo、Thrift 等。

  通俗一点说,就是一般程序员对于本地的过程调用很熟悉,那么我们把 RPC 作成和本地调用完全类似,那么就更容易被接受,使用起来毫无障碍。Nelson 的论文发表于 30 年前,其观点今天看来确实远瞩,今天我们使用的 RPC 框架基本就是按这个目标来实现的。

  这里 user 就是 client 端,当 user 想发起一个远程调用时,它实际是通过本地调用 user-stub。user-stub 负责将调用的接口、方法和参数通过约定的协议规范进行编码并通过本地的 RPCRuntime 实例传输到远端的实例。远端 RPCRuntime 实例收到请求后交给 server-stub 进行解码后发起本地端调用,调用结果再返回给 user 端。

  以上是粗粒度的 RPC 实现概念结构,接下来我们进一步细化它应该由哪些组件构成,如下图所示。

  RPC 服务方通过 RpcServer 去导出(export)远程接口方法,而客户方通过 RpcClient 去引入(import)远程接口方法。客户方像调用本地方法一样去调用远程接口方法,RPC 框架提供接口的代理实现,实际的调用将委托给代理RpcProxy 。代理封装调用信息并将调用转交给RpcInvoker 去实际执行。在客户端的RpcInvoker 通过连接器RpcConnector 去维持与服务端的通道RpcChannel,并使用RpcProtocol 执行协议编码(encode)并将编码后的请求消息通过通道发送给服务方。

  RPC 服务端接收器 RpcAcceptor 接收客户端的调用请求,同样使用RpcProtocol 执行协议解码(decode)。解码后的调用信息传递给RpcProcessor 去控制处理调用过程,最后再委托调用给RpcInvoker 去实际执行并返回调用结果。如下是各个部分的详细职责:

  异步调用:客户方调用后不用等待执行结果返回,但依然可以通过回调通知等方式获取返回结果。若客户方不关心调用返回结果,则变成单向异步调用,单向调用不用返回结果。

  RPC 的主要功能目标是让构建分布式计算(应用)更容易,在提供强大的远程调用能力时不损失本地调用的语义简洁性。为实现该目标,RPC 框架需提供一种透明调用机制,让使用者不必显式的区分本地调用和远程调用,在之前给出的一种实现结构,基于 stub 的结构来实现。下面我们将具体细化 stub 结构的实现。

  RPC的目的是让你在本地调用远程的方法,而对你来说这个调用是透明的,你并不知道这个调用的方法是部署哪里。通过RPC能解耦服务,这才是使用RPC的真正目的。

  这篇文章介绍了 RPC 的一些基本原理,相信到这里您已经对 RPC 有了一定理解。其实发现实现一个 RPC 不算难,难的是实现一个高性能高可靠的RPC框架。比如,既然是分布式了,那么一个服务可能有多个实例,你在调用时,要如何获取这些实例的地址呢?这时候就需要一个服务注册中心,比如在Dubbo中,就可以使用Zookeeper作为注册中心,在调用时,从Zookeeper获取服务的实例列表,再从中选择一个进行调用。那么选哪个调用好呢?这时候就需要负载均衡了,于是你又得考虑如何实现复杂均衡,比如Dubbo就提供了好几种负载均衡策略。所以请继续关注我的另外两篇文章RPC与服务化的关系和注册中心,配置中心, 服务发现浅谈,相信会帮助对RPC设计和实现有更多的理解。

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