这是我参与「第五届青训营 」伴学笔记创作活动的第14天。
1 基本概念
1.1 本地函数调用
编译器执行
1.2 远程函数调用
- 函数映射
- 数据转换成字节流
- 网络传输
1.3 RPC概念模型
RPC的概念模型：User、User-Stub、RPC-Runtime、Server-Stub、Server
1.4 一次RPC的完整过程
- IDL (Interface description language)文件 IDL通过—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
1.5 RPC的好处
- 单一职责，利于分工协作和运维开发
- 可拓展性强，资源使用率高
- 故障隔离，整体可靠性更高
1.6 RPC带来的问题
- 服务宕机，对方该怎么处理
- 在调用过程中发生网络异常，如何保证消息的可达性
- 请求量突增导致服务无法及时处理，哪些应对措施
RPC框架来解决
2 分层设计
- 业务逻辑代码层
- 生成代码层
- 编解码层
- 协议层
- 通信层
2.1 编解码层
数据格式
-
语言特定的格式
特定编程语言深度绑定，好处是非常方便，可以用很少的额外代码实现内存对象的保存与恢复，但缺点是语言绑定了，存在更多安全和兼容性问题
-
文本格式
json、xml、csv等文本格式，人类可读性，缺点是存在歧义，精度问题、性能问题
-
二进制编码
跨语言和高性能，protobuf（google）
-
TLV编码
- Tag：标签，类型
- Lenght：长度
- Value：值，可嵌套TLV结构
-
选型
- 兼容性：可扩展性
- 通用性：跨平台语言
- 性能：时空开销
2.2 协议层
概念
特殊结束符：一个特殊字符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
协议构造
- LENGTH 字段 32bits，包括数据包剩余部分的字节大小，不包含 LENGTH 自身长度
- HEADER MAGIC 字段16bits，值为：0x1000，用于标识 协议版本信息，协议解析的时候可以快速校验FLAGS 字段 16bits，为预留字段，暂未使用，默认值为 0x0000
- SEQUENCE NUMBER 字段 32bits，表示数据包的 seqId，可用于多路复用，最好确保单个连接内递增
- HEADER SIZE 字段 16bits，等于头部长度字节数/4，头部长度计算从第14个字节开始计算，一直到 PAYLOAD 前（备注：header 的最大长度为 64K）
- PROTOCOL ID 字段 uint8 编码，取值有：~ProtocolIDBinary = 0ProtocolIDCompact = 2NUM
- TRANSFORMS 字段 uint8 编码，表示 TRANSFORM 个数TRANSFORM ID 字段 uint8 编码，具体取值参考下文，表示压缩方式 zlib or snappy
- INFO ID 字段 uint8 编码，具体取值参考下文，用于传递一些定制的 meta 信息
- PAYLOAD 消息内容
协议解析
首先读取MagicNumber，知道协议类型；再读取PayloadCodec获取编解码方式；再进行解码获取Payload内容
2.3 网络通信层
Sockets 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copy
- 高性能定时器、对象池
3 关键指标
- 稳定性
- 易用性
- 扩展性
- 观测性
- 高性能
3.1 稳定性
保障策略
- 熔断：保护调用方，防止被调用的服务出现问题而影响到整个链路
- 限流：保护被调用方，防止大流量把服务压垮
- 超时控制：避免浪费资源在不可用节点上
请求成功率
负载均衡
重试：防止重试风暴，限制单点重试和链路重试
长尾请求
明显高于均值的那部分占比较小的请求
备份请求
设定一个阈值时间t3（通常为pct99），当req1发出后超过t3时间未返回就发送req2，这样相当于同时有两个请求运行，只要resp1或resp2任意一个返回即结束请求
注册中间件
3.2 易用性
- 开箱即用
- 周边工具
3.3 扩展性
- Middleware
- Option
- 编解码层
- 协议层
- 网络传输层
- 代码生成工具插件扩展
3.4 可观测性
log、metric、tracing
内置观测性服务
3.8 高性能
目标：
- 高吞吐
- 低延迟
手段：
- 连接池
- 多路复用
- 高性能编码协议
- 高性能网络库
4 企业实践
- 整体架构
- 自研网络库
- 扩展性设计
- 性能优化
- 合并部署
4.1 整体架构
Kitex Core核心组件
Kitex Byted集成内部基础设施
Kitex Tool代码生成工具
4.2 自研网络库—Netpoll
- 原生库无法感知连接状态
- 原生库存在goroutine暴涨的风险
- 提升性能
4.3 扩展性设计
支持多协议，也支持灵活的自定义协议扩展
4.4 性能优化
网络库
- 调度优化
- LinkBuffer
- Pool
编解码
Codegen
JIT
4.5 合并部署
新的微服务形态
微服务过微，传输和序列化开销越来越大
将亲和性强的服务实例尽可能调度到同一物理机，远程RPC调用优化为本地IPC调用
- 中心化的部署调度和流量控制
- 基于共享内存的通信协议
- 定制化的服务发现和连接池实现
- 定制化的服务启动和监听逻辑
