RPC 实战与原理

• 什么是 RPC？
• RPC 有什么作用？
• RPC 步骤
• 为什么需要序列化？
• 零拷贝
  • 什么是零拷贝？
  • 为什么需要零拷贝？
  • 如何实现零拷贝？
  • Netty 的零拷贝有何不同？
• 动态代理实现
• HTTP/2 特性
• 为什么需要服务发现？
  • 为什么不用 DNS？
• 定时任务 & 时间轮
  • 定时任务的问题？
  • 时间轮的应用
  • 时钟轮本质
  • 时间轮在 RPC 的应用
  • 时间轮实现
• 如何注册和发现服务？
• 如何实现 RPC 远程调用？
• 如何追踪微服务？
• 注册中心选型
• 开源 RPC 框架
  • 限定语言
  • 跨语言 RPC 框架
• Spring Cloud 微服务架构

什么是 RPC？

Remote Procedure Call，远程过程调用。

RPC 有什么作用？

• 屏蔽远程调用、本地调用的区别
• 隐藏底层网络通信的复杂性，让我们更专注于业务

RPC 步骤

为什么需要序列化？

• 网络传输必须是「二进制」，调用方的参数都是对象
• 请求↔二进制消息体

零拷贝

什么是零拷贝？

为什么需要零拷贝？

网卡等操作，只能通过内核操作，应用程序要发送网络数据，需要将数据复制到内核。

如何实现零拷贝？

虚拟内存

• mmap + write
• sendfile

Netty 的零拷贝有何不同？

• 一个请求，可能拆分成多个数据包
• 数据包的组合在用户空间，解决用户空间内存的拷贝处理问题，CompositeByteBuf
• 也包括用户空间、内核空间的数据拷贝：Direct Buffers

动态代理实现

• JDK：只能代理接口
• Javassist：操作底层字节码，不需要反射，性能好
• Byte Buddy：更容易的 API，速度比 Javassist 快，Spring、Jackson 使用

HTTP/2 特性

• 多路复用，同一链路双向发送stream数据
• Header 压缩

为什么需要服务发现？

公共的“通讯录”

为什么不用 DNS？

• DNS多级缓存，且缓存时间长
• 需要搭建负载均衡，额外成本

定时任务 & 时间轮

定时任务的问题？

• future 启动线程进行异步编程，sleep
• 如果5秒超时，高并发的
• 让CPU额外轮询遍历，浪费CPU

时间轮的应用

• 延迟消息
• 订单过期（10分钟未付款，取消订单）

时钟轮本质

减少额外的扫描操作

时间轮在 RPC 的应用

调用端请求的超时处理，节省CPU

时间轮实现

Netty的 TimeWheel

如何注册和发现服务？

• RPC Server 提供服务，向 Registry 注册自身
• RPC Client 调用服务，从 Registry 拉取服务列表
• Server 节点变更时，同步变更，Client 感知刷新本地的「服务节点列表」

实现：

• 注册中心 API
• 服务健康状态监测：ZooKeeper 的会话超时控制机制
• 服务状态变更通知：ZooKeeper 的 Watcher 机制

如何实现 RPC 远程调用？

• 客户端、服务端如何建立网络连接：HTTP、Socket
• 服务端如何处理请求：NIO（使用 Netty）
• 数据传输采用什么协议
• 数据如何序列化、反序列化：JSON，PB，Thrift

如何追踪微服务？

核心理念：调用链，全局唯一的 ID 将同一请求串联起来，从而还原调用关系，统计系统指标。

注册中心选型

• 高可用
  • 集群部署：多个实例
  • 多机房部署：一个机房断电等不可抗因素
• 数据一致性
  • CP 型：ZooKeeper（Redis），强一致性，机房间断网，注册中心不可用
  • AP 型：牺牲一致性，保证可用性。Eureka

开源 RPC 框架

限定语言

• Dubbo：Java，阿里
• Motan：Java，微博
• Tars：C++，腾讯（已支持多语言）
• Spring Cloud：Java
  • 网关 Zuul
  • 注册中心 Eureka
  • 服务超时熔断 Hystrix
  • 调用链监控 Sleuth
  • 日志分析 ELK

跨语言 RPC 框架

• gRPC：HTTP/2
• Thrift：TCP

Spring Cloud 微服务架构