RPC 实战与原理 精简版

什么是 RPC?

Remote Procedure Call,远程过程调用。

RPC 有什么作用?

  • 屏蔽远程调用、本地调用的区别
  • 隐藏底层网络通信的复杂性,让我们更专注于业务

RPC 步骤

为什么需要序列化?

  • 网络传输必须是「二进制」,调用方的参数都是对象
  • 请求↔二进制消息体

零拷贝

什么是零拷贝?

为什么需要零拷贝?

网卡等操作,只能通过内核操作应用程序要发送网络数据,需要将数据复制到内核

如何实现零拷贝?

虚拟内存

  • mmap + write
  • sendfile

Netty 的零拷贝有何不同?

  • 一个请求,可能拆分成多个数据包
  • 数据包的组合在用户空间,解决用户空间内存的拷贝处理问题,CompositeByteBuf
  • 也包括用户空间、内核空间的数据拷贝:Direct Buffers

动态代理实现

  • JDK:只能代理接口
  • Javassist操作底层字节码,不需要反射,性能好
  • Byte Buddy:更容易的 API,速度比 Javassist 快,Spring、Jackson 使用

HTTP/2 特性

  • 多路复用,同一链路双向发送stream数据
  • Header 压缩

为什么需要服务发现?

公共的“通讯录”

为什么不用 DNS?

  • DNS多级缓存,且缓存时间长
  • 需要搭建负载均衡,额外成本

定时任务 & 时间轮

定时任务的问题?

  • future 启动线程进行异步编程,sleep
  • 如果5秒超时,高并发的
  • 让CPU额外轮询遍历,浪费CPU

时间轮的应用

  • 延迟消息
  • 订单过期(10分钟未付款,取消订单)

时钟轮本质

减少额外的扫描操作

时间轮在 RPC 的应用

调用端请求的超时处理,节省CPU

时间轮实现

Netty的 TimeWheel

如何注册和发现服务?

  • RPC Server 提供服务,向 Registry 注册自身
  • RPC Client 调用服务,从 Registry 拉取服务列表
  • Server 节点变更时,同步变更,Client 感知刷新本地的「服务节点列表」

实现:

  • 注册中心 API
  • 服务健康状态监测:ZooKeeper 的会话超时控制机制
  • 服务状态变更通知:ZooKeeper 的 Watcher 机制

如何实现 RPC 远程调用?

  • 客户端、服务端如何建立网络连接:HTTP、Socket
  • 服务端如何处理请求:NIO(使用 Netty
  • 数据传输采用什么协议
  • 数据如何序列化、反序列化:JSON,PB,Thrift

如何追踪微服务?

核心理念:调用链,全局唯一的 ID 将同一请求串联起来,从而还原调用关系,统计系统指标。

注册中心选型

  • 高可用
    • 集群部署:多个实例
    • 多机房部署:一个机房断电等不可抗因素
  • 数据一致性
    • CP 型:ZooKeeper(Redis),强一致性,机房间断网,注册中心不可用
    • AP 型:牺牲一致性,保证可用性。Eureka

开源 RPC 框架

限定语言

  • Dubbo:Java,阿里
  • Motan:Java,微博
  • Tars:C++,腾讯(已支持多语言)
  • Spring Cloud:Java
    • 网关 Zuul
    • 注册中心 Eureka
    • 服务超时熔断 Hystrix
    • 调用链监控 Sleuth
    • 日志分析 ELK

跨语言 RPC 框架

  • gRPC:HTTP/2
  • Thrift:TCP

Spring Cloud 微服务架构

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