概述

在上一期文章中，我介紹了如何完成一次服務(wù)調(diào)用，特別是服務(wù)消費者如何獲取服務(wù)提供者的地址，其中注冊中心扮演了關(guān)鍵角色。服務(wù)提供者將自己的地址登記到注冊中心，服務(wù)消費者則查詢注冊中心以獲取服務(wù)提供者的地址，這就像海上的燈塔，為服務(wù)消費者指引方向。

獲得服務(wù)提供者的地址后，服務(wù)消費者可以向該地址發(fā)起請求。然而，服務(wù)化拆分之后，服務(wù)提供者和服務(wù)消費者運行在不同物理機(jī)上的不同進(jìn)程內(nèi)，這種調(diào)用稱為遠(yuǎn)程方法調(diào)用（RPC）。那么，RPC調(diào)用是如何實現(xiàn)的呢？

建立網(wǎng)絡(luò)連接

想象一下打電話的過程。呼叫者A通過查找號碼簿找到被呼叫者B的電話號碼，然后撥打B的電話。如果B方便接聽就會接聽，不方便則A需要等待，超過一定時間電話會因超時被掛斷，A需要再次撥打。RPC調(diào)用的原理類似，客戶端和服務(wù)端必須先建立網(wǎng)絡(luò)連接，并按照協(xié)議進(jìn)行通信。建立連接后，服務(wù)端接收到請求時進(jìn)行處理，并將結(jié)果返回客戶端。為了減少數(shù)據(jù)傳輸量，還需要對數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮，即序列化。

客戶端和服務(wù)端如何建立網(wǎng)絡(luò)連接？

客戶端和服務(wù)端基于TCP協(xié)議建立網(wǎng)絡(luò)連接，常見方式有兩種：

1. HTTP通信：基于HTTP協(xié)議的應(yīng)用層通信協(xié)議，HTTP調(diào)用建立TCP連接，通過“三次握手”過程建立連接，并通過“四次揮手”斷開連接。
2. Socket通信：基于TCP/IP協(xié)議的封裝，建立一次Socket連接需要一對套接字，分為服務(wù)器監(jiān)聽、客戶端請求、連接確認(rèn)、數(shù)據(jù)傳輸四個步驟。ServerSocket綁定端口并監(jiān)聽，ClientSocket向ServerSocket綁定的地址和端口發(fā)起連接請求，ServerSocket接收到請求后與ClientSocket建立連接，雙方進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。

網(wǎng)絡(luò)異常處理

網(wǎng)絡(luò)連接建立后，常遇到網(wǎng)絡(luò)閃斷、連接超時、服務(wù)端宕機(jī)等異常，通常有兩種處理手段：

1. 鏈路存活檢測：客戶端定時發(fā)送心跳消息，服務(wù)端回復(fù)消息，如果超時則認(rèn)為鏈路失效，客戶端重新建立連接。
2. 斷連重試：連接斷開后，客戶端等待固定間隔再發(fā)起重連，避免服務(wù)端連接數(shù)被瞬間重連請求占滿。

服務(wù)端如何處理請求？

服務(wù)端處理客戶端請求的方式有三種：

1. 同步阻塞方式（BIO）：每次請求生成一個線程處理，適用于連接數(shù)少的場景。
2. 同步非阻塞方式（NIO）：通過I/O多路復(fù)用技術(shù)處理多個請求，適用于連接數(shù)多且請求消耗輕的場景。
3. 異步非阻塞方式（AIO）：發(fā)起I/O操作后立即返回，I/O操作完成后通知客戶端，適用于連接數(shù)多且請求消耗重的場景。

數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議

數(shù)據(jù)傳輸采用什么協(xié)議是RPC調(diào)用的關(guān)鍵之一。常用的協(xié)議有HTTP協(xié)議和定制的私有協(xié)議（如Dubbo協(xié)議）。無論是開放的還是私有的協(xié)議，都需定義“契約”，服務(wù)消費者按契約編碼數(shù)據(jù)，服務(wù)提供者按契約解碼數(shù)據(jù)，處理后再編碼返回結(jié)果。

數(shù)據(jù)序列化和反序列化

序列化是將數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)為字節(jié)序列，減少傳輸數(shù)據(jù)大小，提高傳輸效率。常用的序列化方式有文本類（如XML/JSON）和二進(jìn)制類（如PB/Thrift）。選擇序列化方式主要考慮數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)類型的豐富度、跨語言支持和性能。

通信框架

完整的RPC調(diào)用框架包括通信框架、通信協(xié)議、序列化和反序列化。通信框架解決連接管理和請求處理問題，通信協(xié)議解決數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議問題，序列化和反序列化解決數(shù)據(jù)編碼問題。推薦使用成熟的開源方案如Netty、MINA，它們經(jīng)過大規(guī)模應(yīng)用驗證可靠。

總結(jié)

RPC調(diào)用需要解決網(wǎng)絡(luò)連接、請求處理、數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議、數(shù)據(jù)序列化和反序列化四個問題。完整的RPC調(diào)用框架由通信框架、通信協(xié)議、序列化和反序列化組成。成熟的開源方案如Netty、MINA是穩(wěn)妥選擇。

思考題

gRPC是一個優(yōu)秀的跨語言RPC調(diào)用框架，有 哪些可取點？

首先，gRPC 支持多種編程語言，包括 C++, Java, Python, Go, Ruby, PHP, Node.js, C# 和 Dart 等，使得它在跨語言通信中非常靈活和強(qiáng)大。

其次，gRPC 基于 HTTP/2 協(xié)議，具備高性能的特性，如多路復(fù)用、流量控制和頭部壓縮等，大大提高了數(shù)據(jù)傳輸效率。它使用 Protocol Buffers 進(jìn)行高效的二進(jìn)制序列化，進(jìn)一步減小了數(shù)據(jù)傳輸?shù)拈_銷。

gRPC 還簡化了開發(fā)流程。通過 Protocol Buffers 定義接口，可以自動生成客戶端和服務(wù)端代碼，減少了手動編寫代碼的工作量和出錯風(fēng)險。強(qiáng)類型的接口定義保證了客戶端和服務(wù)端之間接口的一致性和類型安全性。

此外，gRPC 支持雙向流通信和流式處理，允許客戶端和服務(wù)端在單個連接中進(jìn)行多次消息交換，非常適合實時通信和復(fù)雜的交互場景。

在安全性方面，gRPC 內(nèi)置支持 TLS/SSL 加密，提供多種身份驗證方式，確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩院驮L問控制。

gRPC 還支持負(fù)載均衡和服務(wù)發(fā)現(xiàn)功能，可以與 Consul、Etcd、ZooKeeper 等服務(wù)發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)集成，實現(xiàn)高可用性和可擴(kuò)展性。

最后，gRPC 提供了豐富的監(jiān)控和追蹤功能，方便對服務(wù)進(jìn)行性能監(jiān)控和問題排查，可以與 Prometheus、Jaeger 等監(jiān)控和追蹤系統(tǒng)集成。

總之，gRPC 在性能、跨語言支持、開發(fā)效率、安全性、負(fù)載均衡和監(jiān)控等方面都有出色的表現(xiàn)，是一個非常優(yōu)秀的跨語言 RPC 調(diào)用框架。