RPC原理与实现 | 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 8 天

此笔记的主要内容如下

  • RPC框架的基本概念
  • RPC框架的分层设计:从编码层、传输协议层和网络通信层分析其分层设计

基本概念

远程函数调用RPC Remote Procedure Calls

对比本地函数调用,RPC需要解决的问题:1. 函数映射 2. 数据转换成字节流 3. 网络传输

RPC的概念模型

User User-Stub RPC-Runtime Server-Stub Server

一次RPC的完整过程

image.png

Caller 通过 GenCode(编译器工具把IDL文件转换成语言对应的静态库)生成代码,通过 Encoder 对代码进行编码变为字节流,通过 Protocol 整体打包,通过基于成熟的网络库走TCP/UDP传输到 Callee ,Callee 通过Protocol 拆包,Decoder 解码,传入 GenCode 生成代码。

RPC的好处
  1. 单一职责,有利于分工协作和运维开发
  2. 可扩展性强,资源使用率更优
  3. 故障隔离,服务的整体可靠性更高
RPC带来的问题
  1. 服务宕机,对方应该如何处理?
  2. 在调用过程中发生网络异常,如何保证消息的可达性?
  3. 请求量突增导致服务无法及时处理,有哪些应对措施?

分层设计

以Apache Thrift为例

image.png

RPC框架主要核心有三层:编解码层、协议层和网络通信层

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
  • 文本格式:JSON、XML、CSV等文本格式,具有人类可读性
  • 二进制编码:具有跨语言和高性能等优点
二进制编码

TLV编码Tag Length Value

选型
  • 兼容性:支持自动增加新的字段,而不影响老的服务,这将提高系统的灵活度
  • 通用性:支持跨平台、跨语言
  • 性能:从空间和时间两个维度来考虑,也就是编码后数据大小和编码耗费时长

协议层

概念
  • 特殊结束符:一个特殊字符 \r\n 作为每个协议单元结束的标示
  • 变长协议:以定长加不定长的部分组成,其中定长的部分需要描述不定长的内容长度
协议构造

网络通信层

Socket API
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减少拷贝,高性能定时器、对象池等