远程过程调用协议(RPC)及 Java 实现

远程过程调用协议(RPC)

在 RPC 中,客户端会去调用另一个地址空间(通常是一个远程服务器)里的方法。调用代码看起来就像是调用的是一个本地方法,客户端和服务器交互的具体过程被抽象。

热门的 RPC 框架包括

  • Google gRPC
  • Facebook Thrift
  • Avro
  • 阿里的 Dubbo
    • Apache Dubbo (incubating) is a high-performance, java based RPC framework open-sourced by Alibaba.
  • Amazon 的 Coral

RPC 是一个“请求-响应”协议:

  • 客户端程序 ── 调用客户端存根 Stub 程序。就像调用本地方法一样,参数会被压入栈中。
  • 客户端 Stub 程序 ── 将请求过程的 ID 和参数打包进请求信息中。
  • 客户端通信模块 ── 将信息从客户端发送至服务端。
  • 服务端通信模块 ── 将接受的包传给服务端存根 Stub 程序。
  • 服务端 Stub 程序 ── 将结果解包,依据过程 ID 调用服务端方法并将参数传递过去。
RPC

请求消息的结构:

  • 接口名称
  • 方法名,形式:class_name.method_name
  • 参数类型及参数值
  • 超时时间
  • requestID:由 Client Stub 生成,用于唯一标识一个请求,Client 调用方法后将回调对象 Callback 存放到全局 ConcurrentHashMap 里,形式 <requestID, Callback>。Server 处理完请求后,将 requestID 放到 response 里返回给 Client,Client 通过 requestID 找到对应的 Callback。

通过代理机制实现透明化的 RPC:
怎么封装通信细节才能让用户像以本地调用方式调用远程服务呢?对 Java 来说就是使用代理:

  • 字节码生成
  • 动态代理 JDK

例如:

TestService ts = (TestService)RPCProxyClient.getProxy(TestService.class);
ts.do();

消息编码&消息解码:

  • 消息编码:序列化
  • 消息解码:反序列化

消息编码&消息解码常见的工具有::

  • Protobuf:Protocol buffers are Google's language-neutral, platform-neutral, extensible mechanism for serializing structured data. 关于其Java的使用,参见:Protocol Buffer Basics: Java,其使用包括三个步骤:

    • Define message formats in a .proto file.
    • Use the protocol buffer compiler.
    • Use the Java protocol buffer API to write and read messages.
  • Thrift

通信:
现在在 linux 平台上,大家基本都使用 epoll 模型。这个是非阻塞的事件驱动模型,能够根据请求事件来触动业务逻辑。所以具有很强的负载能力。现在主流的服务器,比如:nginx、mina、netty等等,都基本采用这种底层模型。

PRC 优缺点

RPC 专注于暴露方法。RPC 通常用于处理内部通讯的性能问题,这样你可以手动处理本地调用以更好的适应你的情况。

遵循 REST 的 HTTP API 往往更适用于公共 API。

RPC缺点:

  • RPC 客户端与服务实现捆绑地很紧密。
  • 一个新的 API 必须在每一个操作或者用例中定义。
  • RPC 很难调试。
  • 你可能没办法很方便的去修改现有的技术。

RPC 与 WebService

WebService 主要有两种形式:

  • REST:基于 XML 格式,基于 HTTP 协议。
  • SOAP:可以基于不同的格式 JSON, XML,基于 HTTP 协议。

可以看出,WebService 都是基于 HTTP 协议。HTTP 接口由于受限于 HTTP 协议,需要带 HTTP 请求头,导致传输起来效率或者说安全性不如 RPC。

RPC:
RPC可以通过 HTTP 来实现,也可以通过 Socket 自己实现一套协议来实现.
RPC框架一般都有注册中心,有:

  • 丰富的监控管理
  • 发布、下线接口、动态扩展等,对调用方来说是无感知、统一化的操作
  • 安全性
  • 服务化架构、服务化治理,RPC 框架是一个强力的支撑

RPC 与 RMI

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