RPC 實戰與原理 精簡版

• 什麼是 RPC？
• RPC 有什麼作用？
• RPC 步驟
• 爲什麼需要序列化？
• 零拷貝
  • 什麼是零拷貝？
  • 爲什麼需要零拷貝？
  • 如何實現零拷貝？
  • Netty 的零拷貝有何不同？
• 動態代理實現
• HTTP/2 特性
• 爲什麼需要服務發現？
  • 爲什麼不用 DNS？
• 定時任務 & 時間輪
  • 定時任務的問題？
  • 時間輪的應用
  • 時鐘輪本質
  • 時間輪在 RPC 的應用
  • 時間輪實現
• 如何註冊和發現服務？
• 如何實現 RPC 遠程調用？
• 如何追蹤微服務？
• 註冊中心選型
• 開源 RPC 框架
  • 限定語言
  • 跨語言 RPC 框架
• Spring Cloud 微服務架構

什麼是 RPC？

Remote Procedure Call，遠程過程調用。

RPC 有什麼作用？

• 屏蔽遠程調用、本地調用的區別
• 隱藏底層網絡通信的複雜性，讓我們更專注於業務

RPC 步驟

爲什麼需要序列化？

• 網絡傳輸必須是「二進制」，調用方的參數都是對象
• 請求↔二進制消息體

零拷貝

什麼是零拷貝？

爲什麼需要零拷貝？

網卡等操作，只能通過內核操作，應用程序要發送網絡數據，需要將數據複製到內核。

如何實現零拷貝？

虛擬內存

• mmap + write
• sendfile

Netty 的零拷貝有何不同？

• 一個請求，可能拆分成多個數據包
• 數據包的組合在用戶空間，解決用戶空間內存的拷貝處理問題，CompositeByteBuf
• 也包括用戶空間、內核空間的數據拷貝：Direct Buffers

動態代理實現

• JDK：只能代理接口
• Javassist：操作底層字節碼，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

• 多路複用，同一鏈路雙向發送stream數據
• Header 壓縮

爲什麼需要服務發現？

公共的“通訊錄”

爲什麼不用 DNS？

• DNS多級緩存，且緩存時間長
• 需要搭建負載均衡，額外成本

定時任務 & 時間輪

定時任務的問題？

• future 啓動線程進行異步編程，sleep
• 如果5秒超時，高併發的
• 讓CPU額外輪詢遍歷，浪費CPU

時間輪的應用

• 延遲消息
• 訂單過期（10分鐘未付款，取消訂單）

時鐘輪本質

減少額外的掃描操作

時間輪在 RPC 的應用

調用端請求的超時處理，節省CPU

時間輪實現

Netty的 TimeWheel

如何註冊和發現服務？

• RPC Server 提供服務，向 Registry 註冊自身
• RPC Client 調用服務，從 Registry 拉取服務列表
• Server 節點變更時，同步變更，Client 感知刷新本地的「服務節點列表」

實現：

• 註冊中心 API
• 服務健康狀態監測：ZooKeeper 的會話超時控制機制
• 服務狀態變更通知：ZooKeeper 的 Watcher 機制

如何實現 RPC 遠程調用？

• 客戶端、服務端如何建立網絡連接：HTTP、Socket
• 服務端如何處理請求：NIO（使用 Netty）
• 數據傳輸採用什麼協議
• 數據如何序列化、反序列化：JSON，PB，Thrift

如何追蹤微服務？

核心理念：調用鏈，全局唯一的 ID 將同一請求串聯起來，從而還原調用關係，統計系統指標。

註冊中心選型

• 高可用
  • 集羣部署：多個實例
  • 多機房部署：一個機房斷電等不可抗因素
• 數據一致性
  • CP 型：ZooKeeper（Redis），強一致性，機房間斷網，註冊中心不可用
  • AP 型：犧牲一致性，保證可用性。Eureka

開源 RPC 框架

限定語言

• Dubbo：Java，阿里
• Motan：Java，微博
• Tars：C++，騰訊（已支持多語言）
• Spring Cloud：Java
  • 網關 Zuul
  • 註冊中心 Eureka
  • 服務超時熔斷 Hystrix
  • 調用鏈監控 Sleuth
  • 日誌分析 ELK

跨語言 RPC 框架

• gRPC：HTTP/2
• Thrift：TCP

Spring Cloud 微服務架構

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