基本概念
- 远程函数调用（RPC-Remote Procedure Calls）。
- RPC需要解决的问题：
- 函数映射
- 数据转换成字节流
- 网络传输
RPC概念模型
- 1984 Nelson：RPC由5个模型组成：User、User-Stub、RPC-Runtime、Server-Stub、Server
一次RPC的完整过程
- IDL（Interface description language）文件：描述接口，使得不同程序和对象可以相互通信
- 生成代码：把IDL文件转化为语言对应的静态库
- 编解码（序列化和反序列化）：从内存中到字节序列的转换称为编码，反之为解码
- 通信协议：规范了数据在网络中的传输内容和格式
- 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，资源利用率更优
- 故障隔离，服务的整体可靠性更高
RPC的弊端
- 服务宕机
- 调用过程中服务异常，how to 保证消息可达性？
- 请求量突增导致服务无法及时处理 👉通过构建RPC框架解决上述问题
分层设计
编解码层
生成代码
客户端和服务端会依赖同一份IDL文件，生成不同语言的CodeGen（服务）。
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，举个🍘，Java有java.io.Serializable。
- 文本格式：JSON、XML等具有人类可读性的文本格式。
- 二进制编码：具有跨语言和高性能等优点，常见的有Thrift的BinaryProtocol，Protobuf等。
二进制编码
TLV编码：
- Tag：标签，对应类型（方便压缩）
- Length：长度
- Value：值，Value也可以是一个TLV结构
选择的权衡
兼容性（新旧服务兼容）、通用性（跨平台、跨语言）、性能（编码数据大小和耗费时长）
协议层
- 特殊结束符：以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长度
协议构造
LENGTH、HEADER MAGIC、SEQUENCE NUMBER、HEADER SIZE、PROTOCOL ID、TRANSFORM ID、INFO ID、PAYLOAD(消息体)
协议解析
框架会先从内存里读取指定的一部分数据，根据协议的约定读取MagicNumber，从而获取协议类型，再继续读取PayloadCodec，从而获取编解码方式，再通过相应的编解码方式读取Payload，将协议解析，解析后交付上层处理。
网络通信层
Sockets API
- 介于应用层和传输层之间。
- 首先server端获取IP和端口，创建一个套接字，然后执行bind操作，把套接字绑定到对应的地址上，然后再执行listen，监听其他连接（挂到队列里）。如果client端有request请求就是accept接收，然后逐帧read、write，最后执行close操作。
- 客户端只需要启动socket服务，建立连接connection，发送请求request，进行读写read and write，最后执行close操作。
- 两者是同步进行的。
网络库核心指标
- 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、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。
关键指标
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：均匀调用节点，合理分配资源
- 重试：服务重试
长尾请求
Backup Request（备份请求）：设置超时时间，在Request发出后启动，如果时间结束还没返回响应，就可以重发请求。
注册中间件
通过注册中间件的方式把超时、熔断、重试、限流、负载均衡、Backup Request等的功能加上，灵活地注入各种服务治理策略，保障服务的稳定性。
易用性
- 开箱即用：合理的默认参数选项，丰富的文档
- 周边工具：生成代码工具、脚手架工具（生成服务代码脚手架等）
扩展性
Middleware中间件、Option、编解码层、协议层、网络传输层、代码生成工具插件扩展
观测性
- 传统三件套Log（日志）、Metric（监视）、Tracing（跟踪）
- 内置观测性服务（通过Http服务等了解内部信息框架配置、环境变量、线程、协程等）
高性能
- 目标：高吞吐、低延迟
- 场景：单/多机、单/多连接、单/多client/server、不同大小的请求包、不同请求类型（例如pingpong、streaming等）
- 手段：连接池（提高连接复用率）、多路复用（提高连接复用率）、高性能编解码协议、高性能网络库
企业实践
整体架构——Kitex
- Kitex Core：核心组件（包括client、server等）
- Kitex Byted：与公司内部基础设施集成（包括acl、config等）
- Kitex Tool：代码生成工具（包括cmd、plugin等）
自研网络库
解决 原生库无法感知连接状态（引入epoll主动监听机制）、原生库存在goroutine暴涨的风险（建立goroutine池）、提升性能（引入Nocopy Buffer） 的问题。
扩展性设计
支持多协议，也支持灵活的自定义协议扩展
性能优化
网络库优化
调度优化、LinkBuffer（高效扩缩容）、Pool（引入对象池和内存池，减少GC开销）
编解码优化
- Codegen：预计算并预分配内存，减少内存操作次数，包括内存分配和拷贝；Inline减少函数调用次数和避免不必要的反射操作等；自研了GO语言实现的Thrift IDL解析和代码生成器Thriftgo
- JIT：改善用户体验（即时编译，减轻代码生成负担）、更强的编解码性能、高性能动态Thrift编解码器Frugal
合并部署
- 将亲和性强的服务实例尽可能调度到同一个物理机，远程RPC调用优化为本地IPC调用
- 框架改造：
- 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
