那些与Netty有关的知识点,你知道多少(二)

Netty RPC 实现

概念

RPC,即 Remote Procedure Call(远程过程调用),调用远程计算机上的服务,就像调用本地服务一样。RPC 可以很好的解耦系统,如 WebService 就是一种基于 Http 协议的 RPC。这个 RPC 整体框架

如下:

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关键技术

1. 服务发布与订阅:服务端使用 Zookeeper 注册服务地址,客户端从 Zookeeper 获取可用的服务地址。

2. 通信:使用 Netty 作为通信框架。

3. Spring:使用 Spring 配置服务,加载 Bean,扫描注解。

4. 动态代理:客户端使用代理模式透明化服务调用。

5. 消息编解码:使用 Protostuff 序列化和反序列化消息。

核心流程

1. 服务消费方(client)调用以本地调用方式调用服务;

2. client stub 接收到调用后负责将方法、参数等组装成能够进行网络传输的消息体;

3. client stub 找到服务地址,并将消息发送到服务端;

4. server stub 收到消息后进行解码;

5. server stub 根据解码结果调用本地的服务;

6. 本地服务执行并将结果返回给 server stub;

7. server stub 将返回结果打包成消息并发送至消费方;

8. client stub 接收到消息,并进行解码;

9. 服务消费方得到最终结果。

RPC 的目标就是要 2~8 这些步骤都封装起来,让用户对这些细节透明。JAVA 一般使用动态代理方式实现远程调用。

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消息编解码

息数据结构(接口名称+方法名+参数类型和参数值+超时时间+ requestID)

客户端的请求消息结构一般需要包括以下内容:

1. 接口名称:在我们的例子里接口名是“HelloWorldService”,如果不传,服务端就不知道调用哪个接口了;

2. 方法名:一个接口内可能有很多方法,如果不传方法名服务端也就不知道调用哪个方法;

3. 参数类型和参数值:参数类型有很多,比如有 bool、int、long、double、string、map、list,甚至如 struct(class);以及相应的参数值;

4. 超时时间:

5. requestID,标识唯一请求 id,在下面一节会详细描述 requestID 的用处。

6. 服务端返回的消息 : 一般包括以下内容。返回值+状态 code+requestID

序列化

目前互联网公司广泛使用 Protobuf、Thrift、Avro 等成熟的序列化解决方案来搭建 RPC 框架,这些都是久经考验的解决方案。

通讯过程

核心问题(线程暂停、消息乱序)

如果使用 netty 的话,一般会用 channel.writeAndFlush()方法来发送消息二进制串,这个方法调用后对于整个远程调用(从发出请求到接收到结果)来说是一个异步的,即对于当前线程来说,将请求发送出来后,线程就可以往后执行了,至于服务端的结果,是服务端处理完成后,再以消息的形式发送给客户端的。于是这里出现以下两个问题:

1. 怎么让当前线程“暂停”,等结果回来后,再向后执行?

2. 如果有多个线程同时进行远程方法调用,这时建立在 client server 之间的 socket 连接上会有很多双方发送的消息传递,前后顺序也可能是随机的,server 处理完结果后,将结果消息发送给 client,client 收到很多消息,怎么知道哪个消息结果是原先哪个线程调用的?如下图所示,线程 A 和线程 B 同时向 client socket 发送请求 requestA 和 requestB,socket 先后将 requestB 和 requestA 发送至 server,而 server 可能将 responseB 先返回,尽管 requestB 请求到达时间更晚。我们需要一种机制保证 responseA 丢给ThreadA,responseB 丢给 ThreadB。

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通讯流程

requestID 生成-AtomicLong

1. client 线程每次通过 socket 调用一次远程接口前,生成一个唯一的 ID,即 requestID(requestID 必需保证在一个 Socket 连接里面是唯一的),一般常常使用 AtomicLong从 0 开始累计数字生成唯一 ID;

存放回调对象 callback 到全局 ConcurrentHashMap

2. 将 处 理 结 果 的 回 调 对 象 callback , 存 放 到 全 局 ConcurrentHashMap 里 面put(requestID, callback);

synchronized 获取回调对象 callback 的锁并自旋 wait

3. 当线程调用 channel.writeAndFlush()发送消息后,紧接着执行 callback 的 get()方法试图获取远程返回的结果。在 get()内部,则使用 synchronized 获取回调对象 callback 的锁,再先检测是否已经获取到结果,如果没有,然后调用 callback 的 wait()方法,释放callback 上的锁,让当前线程处于等待状态。

监听消息的线程收到消息,找到 callback 上的锁并唤醒

4. 服务端接收到请求并处理后,将 response 结果(此结果中包含了前面的 requestID)发送给客户端,客户端 socket 连接上专门监听消息的线程收到消息,分析结果,取到requestID , 再 从 前 面 的ConcurrentHashMap 里 面 get(requestID) , 从 而 找 到callback 对象,再用 synchronized 获取 callback 上的锁,将方法调用结果设置到callback 对象里,再调用 callback.notifyAll()唤醒前面处于等待状态的线程。

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未完待续…………

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