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RPC服务治理框架

分类: 文章 • 2023-12-26 20:31:09

文章目录

第二章 RPC服务治理框架

第一节 RPC技术

2.1.1 RPC理论

1. RPC是什么

RPC服务治理框架

  • RPC(remote procedure call)：远程过程调用
  • 其中，过程是指业务处理、计算任务，更直白理解，就是程序。（像调用本地方法一样调用远程的过程。）
  • RPC采用Client-Server结构，通过request-response消息模式实现。
  • RMI(remote method invocation)：远程方法调用是OOP领域中RPC的一种具体实现，是Java原生的RPC框架。
  • webservice、restful接口调用都是RPC，仅消息的组织方式及消息协议不同。
  • 远程过程调用与本地调用相比：速度相对慢、可靠性减弱；

2. RPC的流程

RPC服务治理框架

  1. 客户端处理过程中调用Client stub（就像调用本地方法一样），传递参数；
  2. Client stub将参数编组为消息，然后通过系统调用向服务端发送消息；
  3. 客户端本地操作系统将消息从客户端机器发送到服务端机器；
  4. 服务端操作系统将接收到的数据包传递给Server stub；
  5. Server stub 解组消息为参数；
  6. Server stub 再调用服务端的过程，过程执行结果以反方向的相同步骤响应给客户端。

3. RPC流程中需要处理的问题

  1. Client stub、Server stub的开发；
  2. 参数如何编组为消息，以及解组消息；
  3. 消息如何发送；
  4. 过程结果如何表示、异常情况如何处理；
  5. 如何实现安全的访问控制。

4. RPC协议是什么

  • RPC调用过程中需要将参数编组为消息进行发送，接收方需要解组消息为参数，过程处理结果同样需要经编组、解组。消息由哪些部分构成及消息的表示形式就构成了消息协议。
  • RPC调用过程中采用的消息协议称为RPC协议。
  • RPC协议规定请求、响应消息的格式：
    • 在TCP（网络传输控制协议）上可选用或自定义消息协议来完成RPC消息交互
    • 我们可以选用通用的标准协议（如：http、https），也可根据自身的需要定义自己的消息协议。

5. 常见RPC协议

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6. RPC框架是什么

  • 封装好参数编组、消息解组、底层网络通信的RPC程序开发框架，带来的便捷是可以直接在其基础上只需专注于过程代码编写。
  • Java领域
    • 传统的webService框架：Apache CXF、Apache Axis2、java自带的JAX-WS等等。webService框架大多基于标准的SOAP协议。
    • 新兴的微服务框架：Dubbo、Spring Cloud、Apache Thrift等等

7. 为什么要用RPC

  • 服务化
  • 可重用
  • 系统间交互调用

8. RPC核心概念术语

  • Client（客户端）、Server（服务端）、calls（调用）、replies（响应）、service（服务）、programs（程序）、procedures（过程）、version（版本）、marshalling（编组）、unmarshalling（解组）
  • 一个网络服务由一个或多个远程程序集构成
  • 一个远程程序实现一个或多个远程过程
  • 过程、过程的参数、结果在程序协议说明书中定义说明
  • 为兼容程序协议变更、一个服务端可能支持多个版本的远程程序

2.1.2 手写RPC框架

1. 从使用者角度开始

  • 用户使用RPC框架开发过程时需要做什么？
    1. 定义过程、定义接口
    2. 服务端实现过程
    3. 客户端使用生成的stub代理对象

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2. 设计客户端

  • 客户端生成过程接口的代理对象
  • 设计客户端代理工厂，用JDK动态代理即可生成接口的代理对象。
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1）思考
  1. 在 ClientStubinvocationHandler 中需要完成哪些事情？
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  2. 将请求的内容编组为消息这件事由谁来做？
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  3. 消息协议是固定不变的么？它与什么有关？
    • 看框架对协议的支持广度，如果支持多种协议，就是会灵活变化的，它与具体的服务相关，A服务提供者可能选用的是协议1，B服务的提供者可能选用协议2。
  4. 某服务是用的什么消息协议这个信息从哪儿来？
    • 从获取的服务信息中来，因此需要一个服务信息发现者。
    • 把发现者设计出来，要求：可灵活支持多种发现机制
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2）发现者

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3）协议层
  • 我们想要做到可以支持多种协议，我们的类该如何设计？
    • 面向接口、策略模式、组合
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问题：

  • marshalling 和 unmarshalling 方法该定义怎样的参数与返回值？
  • 编组、解组的操作对象是请求、响应，请求、响应的内容是不同的。编组、解组两个方法是否满足?

  • 定义框架标准的请求、响应类
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  • 将协议层方法扩展为四个
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  • 消息协议独立为一层（客户端、服务端均需要）

4）网络层
  • 网络层的工作是什么？
    • 发送请求，获得响应。要发起网络请求，则需要知道服务地址。

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5）客户端完整类图
  • 不同的颜色代表不同的层
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6）实现客户端
  • 按照类图设计，填码
  • 看ClientStubProxyFactory核心类的代码示例
  • 在实现过程中，协议层涉及一个重要概念：参数序列化、反序列化

3. 设计服务端

  • 客户端请求过来了，服务端首先需要通过RPCServer接收请求。
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1）思考
  • RPCServer接收到客户端请求后，还需要做哪些工作？
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  • 网络层在RPCServer中提供多线程来处理请求，消息协议层复用客户端设计的。（设计一个请求处理类，来完成网络层以上的事情。）
2）请求处理类
  • RPCServer接收到请求后，将请求交给RequestHandler来处理，RequestHandler调用协议层来解组请求消息为Request对象，然后调用过程。
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问题：

  • RequestHandler如何得到过程对象？
  • Request中有什么？
  • 服务名、方法名、参数类型、参数值
  • 是否需要一个过程注册模块？
  • 过程注册模块：让用户将他们的过程注册到RPC框架中来。
  • 过程暴露模块：向对外发布（暴露）服务注册、暴露可以由同一个类实现。
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3）服务端完整类图

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4）实现服务端
  1. RPCServer中实现网络层：Netty，使用RequestHandler
  2. ServiceRegister模块实现服务注册、发布。
  3. RequestHandler中实现消息协议处理、过程调用。

4. 扩展

思考：如何与Spring集成？

  • 使用Bean配置，而不使用手动装配

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