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一篇文章了解RPC框架原理

一篇文章了解RPC框架原理

作者: 杨树Copyleft | 来源:发表于2018-05-25 09:44 被阅读0次

    1.RPC框架的概念

    RPC(Remote Procedure Call)--远程过程调用,通过网络通信调用不同的服务,共同支撑一个软件系统,微服务实现的基石技术。使用RPC可以解耦系统,方便维护,同时增加系统处理请求的能力。

    上面是一个简单的软件系统结构,我们拆分出来用户系统和订单系统做为服务存在,让不同的站点去调用。

    只需要引入各个服务的接口包,在代码中调用RPC服务就跟调用本地方法一样,我刚接触到这种调用方式的时候颇为惊奇,我明明调用的就是java语言方法啊(已java为例,现在RPC框架一般都支持多语言),怎么就调用了远程的服务了呢??

    2.RPC框架的原理解析

    最近自己写了一个简单的RPC框架KRPC,本文原理分析结合中代码,均为该框架源码 https://github.com/yangzhenkun/krpc

    2.1 流程纵览

    如上图所示,我将一个RPC调用流程概括为上图中5个流程,左边3个为客户端流程,右边两个为服务端流程。
    下面就各流程进行解析

    2.2 客户端调用

    服务调用方在调用服务时,一般进行相关初始化,通过配置文件/配置中心 获取服务端地址
    用户调用:

    // 用户服务接口
    public interface UserService {
        
        public User genericUser(Integer id,String name,Long phone);
        
    }
    
    
    //调用方
    //服务初始化
    KRPC.init("D:\\krpc\\service\\demo\\conf\\client.xml");
    UserService service = ProxyFactory.create(UserService.class, "demo","demoService");
    User user = service.genericUser(1, "yasin", 1888888888L);
    
    
    

    一开始接触RPC调用方法肯定就有疑惑,它不是一个接口吗,直接调用应该没啥效果啊,我也没有引入实现包。

    带着这个疑惑,我们就进入下一个知识点,动态代理

    2.3动态代理

    动态代理这东西意如其名,它代理你帮你做事情。
    上面我们不说道直接调用一个接口中的方法,并且没有用该接口的实现类调用,那么方法是怎么生效的呢?

    可以看到这个用户服务这个service是由ProxyFactory代理工程创造的,在该ProxyFactory#create()方法中就跟一个代理处理器绑定在一起了

    @Override
    public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable {
        
        //构造请求request
        Request request = new Request();
        ....
        
        return RequestHandler.request(serviceName, request,returnClass);
    }
    

    这个类实现了InvocationHandler接口(JDK提供的动态代理技术),每次去调用接口方法,最终都交由该handler进行处理。
    这个环节一般会获取方法的一些信息,例如方法名,方法参数类型,方法参数值,返回对象类型。

    同时这个环节会提供序列化功能,一般的RPC网络传输使用TCP(哪怕使用HTTP)传输,这里也要将这些参数进行封装成我们定义的数据接口进行传输。

    2.4网络传输

    我们通过将方法参数进行处理后,就要使用发起网络请求,使用tcp传输的就利用socket通信进行传输,这一块我开源项目中使用的同步堵塞的方案进行请求,也可以使用一些非堵塞方案进行请求,效率会更高一些。

    2.5服务端数据接受

    这一块使用netty,可以快速一个高性能、高可靠的一个服务端。

    public class ServerHandler extends ChannelInboundHandlerAdapter {
    
        @Override
        public void channelRead(ChannelHandlerContext ctx, Object msg) throws Exception {
            
            ByteBuf buf = (ByteBuf)msg;  
            byte[] bytes = new byte[buf.readableBytes()];  
            buf.readBytes(bytes);  
            
            byte[] responseBytes = RequestHandler.handler(bytes);
            ByteBuf resbuf = ctx.alloc().buffer(responseBytes.length);
            resbuf.writeBytes(responseBytes);
            ctx.writeAndFlush(resbuf);
            
        }
    
        @Override
        public void exceptionCaught(ChannelHandlerContext ctx, Throwable cause) throws Exception {
            cause.printStackTrace();
            ctx.close();
        }
    
    }
    
    

    上面代码是我项目中使用的服务端代码。关于netty网上学习的资料很多,这里也只是宏观的讲解RPC原理,就不展开。

    2.6真实调用

    服务端获取客户端请求的数据后, 调用请求中的方法,方法参数值,通过反射调用真实的方法,获取其返回值,将其序列化封装,通过netty进行数据返回,客户端在接受数据并解析,这就完成了一次rpc请求调用的全过程。

    method = clazz.getMethod(request.getMethodName(),requestParamTypes);
    method.setAccessible(true);
    result = method.invoke(service, requestParmsValues)
    

    上面代码片段为通过反射调用真实方法

    2.7 服务端的动态加载

    通过2.2到2.6的说明,一次RPC请求过程大致如此,但是一个RPC框架会有很多细节需要处理。

    其实在一次请求调用前,服务端肯定要先启动。

    服务端作为一个容器,跟我们熟知的tomcat一样,它可以动态的加载任何项目。所以在服务端启动的时候,必须要进行一个动态加载的过程。在KRPC中,我使用了URLClassLoader动态加载一个指定路径的jar包,任何业务服务的实现所依赖的jar包都可以放入该路径中。

    3.总结

    一个RPC框架大致需要动态代理、序列化、网络请求、网络请求接受(netty实现)、动态加载、反射这些知识点。现在开源及各公司自己造的RPC框架层出不穷,唯有掌握原理是一劳永逸的。掌握原理最好的方法莫不是阅读源码,自己动手写是最快的。

    https://github.com/yangzhenkun/krpc

    这是我最近开始写的一个RPC框架,麻雀虽小五脏俱全,虽然这个框架我还在开发中(还有一些功能没有完成),欢迎一起讨论,star,这个框架中有很多地方可以改进的点。

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