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分布式架構核心RPC原理

在應用的疊代演進過程中,随着系統通路量提高,業務複雜度提高,代碼複雜度提高,應用逐漸從單體式架構向面向服務的分布式架構轉變。RPC(Remote Procedure Call Protocol遠端過程調用)是分布式架構的核心,按響應方式分如下兩種:

同步調用:用戶端調用服務方方法,等待直到服務方傳回結果或者逾時,再繼續自己的操作

異步調用:用戶端把消息發送給中間件,不再等待服務端傳回,直接繼續自己的操作。

同步調用的實作方式有WebService和RMI。Web Service提供的服務是基于web容器的,底層使用http協定,因而适合不同語言異構系統間的調用。RMI實際上是Java語言的RPC實作,允許方法傳回 Java 對象以及基本資料類型,适合用于JAVA語言建構的不同系統間的調用。

異步調用的JAVA實作版就是JMS(Java Message Service),目前開源的的JMS中間件有Apache社群的ActiveMQ和Kafka,另外有阿裡的RocketMQ,昨天(2016年11月28日)看到的新聞阿裡已經将此元件捐獻給Apache社群基金組織。

下面重點對RPC同步調用的原理進行探讨。簡單來說一個RPC架構裡包含如下4個元件:

1、 用戶端(Client):服務調用方

2、 用戶端存根(Client Stub):存放服務端位址資訊,将用戶端的請求參數打包成網絡消息,再通過網絡發送給服務方

3、 服務端存根(Server Stub):接受用戶端發送過來的消息并解包,再調用本地服務

4、 服務端(Server):真正的服務提供者。

分布式架構核心RPC原理

這4個元件調用時序圖如下:

分布式架構核心RPC原理

1、 服務調用方(client)調用以本地調用方式調用服務;

2、 client stub接收到調用後負責将方法、參數等組裝成能夠進行網絡傳輸的消息體;在Java裡就是序列化的過程

3、 client stub找到服務位址,并将消息通過網絡發送到服務端;

4、 server stub收到消息後進行解碼,在Java裡就是反序列化的過程;

5、 server stub根據解碼結果調用本地的服務;

6、 本地服務執行處理邏輯;

7、 本地服務将結果傳回給server stub;

8、 server stub将傳回結果打包成消息,Java裡的序列化;

9、 server stub将打包後的消息通過網絡并發送至消費方

10、 client stub接收到消息,并進行解碼, Java裡的反序列化;

11、 服務調用方(client)得到最終結果。

RPC架構的目标就是把2-10步封裝起來,把調用、編碼/解碼的過程封裝起來,讓使用者像調用本地服務一樣的調用遠端服務。要做到對用戶端(調用方)透明化服務, RPC架構需要考慮解決如下問題:

1、 服務端提供的服務如何釋出,用戶端如何發現服務;

2、 如何對請求對象和傳回結果進行序列化和反序列化;

3、 如何更高效進行網絡通信。

以上問題在一些開源的RPC架構裡都有比較好的解決,如阿裡的Dubbo,Facebook的Thrift。有興趣的同學可以對這兩個架構進行深入學習研究。

RPC是每個分布式應用的必用之術,本文隻是進行了一個粗略的描述,希望能對大家所有幫助,抛磚引玉,引起更多人對底層技術實作的興趣。