RPC框架分层设计 | 青训营笔记

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这是我参与【第五届青训营】伴学笔记创作活动的第15天

一、基本概念

RPC(Remote Procedure Call Protocol)

远程过程调用协议

一个通俗的描述是:客户端在不知道调用细节的情况下,调用存在于远程计算机上的某个对象,就像调用本地应用程序中的对象一样。

比较正式的描述是: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。

常用的RPC框架

  • Thrift:thrift是一个软件框架,用来进行可扩展且跨语言的服务的开发。它结合了功能强大的软件堆栈和代码生成引擎,以构建在 C++, Java, Python, PHP, Ruby, Erlang, Perl, Haskell, C#, Cocoa, JavaScript, Node.js, Smalltalk, and OCaml 这些编程语言间无缝结合的、高效的服务。
  • gRPC:一开始由 google 开发,是一款语言中立、平台中立、开源的远程过程调用(RPC)系统。
  • Dubbo:Dubbo是一个分布式服务框架,以及SOA治理方案。其功能主要包括:高性能NIO通讯及多协议集成,服务动态寻址与路由,软负载均衡与容错,依赖分析与降级等。Dubbo是阿里巴巴内部的SOA服务化治理方案的核心框架,Dubbo自2011年开源后,已被许多非阿里系公司使用。
  • Spring Cloud:Spring Cloud由众多子项目组成,如Spring Cloud Config、Spring Cloud Netflix、Spring Cloud Consul 等,提供了搭建分布式系统及微服务常用的工具,如配置管理、服务发现、断路器、智能路由、微代理、控制总线、一次性token、全局锁、选主、分布式会话和集群状态等,满足了构建微服务所需的所有解决方案。Spring Cloud基于Spring Boot, 使得开发部署极其简单。

一次RPC的完整过程

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  • IDL (Interface description language)文件:IDL 通过一种中立的方式来描述接口,使得在不同平台上运行的对象和用不同语言编写的程序可以相互通信
  • 生成代码:通过编译器工具把 IDL 文件转换成语言对应的静态库
  • 编解码:从内存中表示到字节序列的转换称为编码,反之为解码,也常叫做序列化和反序列化
  • 通信协议:规范了数据在网络中的传输内容和格式。除必须的请求/响应数据外,通常还会包含额外的元数据
  • 网络传输:通常基于成熟的网络库走TCP/UDP传输

RPC的好处

  • 单一职责,有利于分工协作和运维开发
  • 可扩展性强,资源使用率更优
  • 故障隔离,服务的整体可靠性更强

二、分层设计

以Apache Thrift为例:

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编解码层

数据格式

  • 语言特定的格式:许多编程语言都内建了将内存对象编码为字节序列的支持,例如Java有java.io.Serializable
  • 文本格式:JSON、XML、CSV等文本格式,具有人类可读性
  • 二进制编码:具备跨语言和高性能等优点,常见有Thrift的BinaryProtocol,Protobuf等

TLV编码

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协议层

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协议改造:

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网络通信层

网络库

  • 提供易用 API
    • 封装底层 Socket API
    • 连接管理和事件分发
  • 功能
    • 协议支持: tcp、udp 和 uds 等
    • 优雅退出、异常处理等
  • 性能
    • 应用层 buffer 减少 copy
    • 高性能定时器、对象池等

三、关键指标

  • 稳定性
  • 易用性
  • 扩展性
  • 观测性
  • 高性能

阅读参考

RPC框架:从原理到选型,一文带你搞懂RPC - 腾讯云开发者社区-腾讯云 (tencent.com)

RPC 框架分层设计 - 掘金 (juejin.cn)