从零开始的高并发（七）--- RPC的介绍，协议及框架

前言

前情概要

上一篇中咱们有简单提到master选举与代码实现，官网的一些模块划分和它们对于以往文章主题的帮助。毕竟不能只吃官网给出来的东西，因此仍是要靠本身多找资料吧。

关于master选举的代码中，重点其实也就是最后经过一个线程去执行这个master的选举，咱们在master的选举中要不停地监听咱们的master，在master被抢到了之后，须要对这个线程，也就是负责抢master的线程进行阻塞操做，但是若是这时候主线程阻塞了，整个程序就不跑了，因此咱们就使用了一个子线程去帮咱们去抢master，此时就算抢不到master且阻塞了该线程，也能保证整个程序能够继续往下执行。

浏览官网的顺序很大程度上帮助了咱们如何去了解这个框架，保证基础扎实的前提下，对于扩展类的知识也须要花挺多心思，好比paxos这些。对于这种知识官网就算没法提供一个最完美的学习方案，可是也给咱们指示了方向，并且其实在不少状况下，咱们并非理解能力薄弱，而是苦于东西太多而无从下手。在知道了存在这些东西的时候去查阅一下不少大佬们的分享，相信必定不难学会。

以往连接

从零开始的高并发（一）--- Zookeeper的基础概念

从零开始的高并发（二）--- Zookeeper实现分布式锁

从零开始的高并发（三）--- Zookeeper集群的搭建和leader选举

从零开始的高并发（四）--- Zookeeper的分布式队列

从零开始的高并发（五）--- Zookeeper的配置中心应用

从零开始的高并发（六）--- Zookeeper的Master选举及官网小览

内容一：RPC理论

1.什么是RPC

① RPC简介

RPC(Remote Procedure Call Protocol)-远程过程调用协议。经过网络从远程计算机程序上请求服务，而不须要了解底层网络技术的协议。它假定某种传输协议的存在，如TCP，UDP，为通讯程序之间携带信息数据。在OSI网络通讯模型中，RPC跨越了传输层和应用层，因分布式，微服务等而兴起

其实简单点来理解，就是好比有一个应用1，经过网络调用了应用2的服务，而不用关心应用2的协议。这就是最简单的示例。

② 为何是远程过程调用协议？

这里的过程指的是业务处理，计算任务，更直白一点，就是程序，就像是在调用本地方法同样

与本地调用的区别能够用异地恋这个场景来理解，本地调用便是，你们同居了，都住在一块儿，而远程调用就像异地恋，想要见面就要不男坐车过来要不女坐车过来，并且也说异地恋通常没有好结果。远程调用中间须要网络，因此咱们就能够明白

由于是经过网络通讯的，因此
    响应会慢上几个数量级
    不像本地如此可靠
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③ RPC的C/S模式

RPC采用client-server结构，经过request-response消息模式实现，若是服务器的程序进行了更新，那客户端方面也须要同步更新才能正常使用

④ RPC的三个过程

1.通信协议：相似于在中国须要联系美国的朋友同样，咱们会有多种联系他的方式，好比打电话，好比本身去美国等
2.寻址：咱们须要知道怎么联系，好比打电话咱们须要知道电话号码，本身去须要知道美国在哪儿这样的，
也就是，必需要知道一个具体的地址。
3.数据序列化：序列化的做用也很简单，好比咱们已经拨通了这个外国人的电话，或者说已经去到他面前了
可咱们说的是中文，他说英语，你们互相都听不懂你们说话，这就无法沟通了，因此序列化其实就是一个翻译做用
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把这三个过程都作好以后RPC才能正常工做

⑤ 咱们为何要使用RPC

微服务，分布式系统架构的兴起，为了实现服务可重用或者说系统间的交互调用

⑥ RPC与其余协议的区别

RPC和RMI的区别，RMI远程方法调用是OOP领域中RPC的一种具体实现。也就是RPC是父，RMI是子，且RMI仅能存在Java中调用

WebService，restful接口调用其实都是RPC，只是它们的消息组织方式和消息协议不一样而已

⑥ 与MQ的使用场景对比：

RPC就像打电话，须要一个迅速的回应（接通或者不接通），而MQ就像发微信QQ的消息，发过去了，不急着等回

架构上它们的差别是：MQ有一个中间节点Queue做为消息存储点

RPC是同步调用，对于要等待返回结果的实例，RPC处理的比较天然，因为等待结果时Consumer会有线程消耗，
若是以异步的方式使用，能够避免Consumer的线程消耗，
但它不能作到像MQ同样暂存请求，压力会堆积在服务Provider那

而MQ会把请求的压力暂缓，让处理者根据本身的节奏处理，可是因为消息是暂存在了它的队列中，
因此这个系统的可靠性会受到这个队列的影响，它是异步单向，发送消息设计为不须要等待消息处理的完成，
因此若是有须要设计为同步返回的功能的话，MQ就会变得很差使用
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因此若是是很是着急须要等待返回结果的，又或者说是但愿使用方便简单，RPC就比较好用，它的使用基于接口，相似于本地调用，异步编程会相对复杂，好比gRPC。而不但愿发送端受限于处理端的速度时，就使用MQ。随着业务增加，也会出现处理端的处理速度不够，从而进行同步调用到异步消息的改造

2.RPC的流程及其协议

① RPC的流程

1.客户端处理过程当中调用client stub（就像调用本地方法同样），传入参数
2.Client stub将参数编组为消息，而后经过系统调用向服务端发送消息
3.客户端本地操做系统将消息从客户端机器发送到服务端机器
4.服务端操做系统将接收到的数据包传递给client 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
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stub：分布式计算中的存根是一段代码，它转换在远程过程调用期间Client和server之间传递的参数

② 整个流程中须要注意处理的问题

1.client stub和server stub的开发问题
2.参数如何编组为消息，以及如何解组
3.消息如何发送
4.过程结果如何表示，异常状况如何处理
5.如何实现安全的访问控制
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③ 核心概念术语

client和server，calls调用，replies响应，services，programs，procedures，version，Marshalling和unmarshalling编组和解组

关于services，programs，procedures，version

一个网络服务由一个或者多个远程程序集构成，而一个远程程序实现一个或多个远程过程。过程与过程参数，结果在程序协议说明书中定义说明，而为兼容程序协议变动，一个服务端可能支持多个版本的远程程序

④ RPC协议

RPC调用过程当中须要将参数编组为消息进行发送，接收方须要解组消息为参数，过程处理结果一样须要通过编组解组。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调用过程当中采用的消息协议成为RPC协议

RPC是规定要作的事，RPC协议规定请求响应消息的格式，在TCP之上咱们能够选用或自定义消息协议来完成咱们的RPC交互，此时咱们能够选用http或者https这种通用的标准协议，也能够根据自身的须要定义本身的消息协议（较多）

RPC框架

RPC框架封装好了参数编组解组，底层网络通讯的RPC程序开发框架，让咱们能够直接在其基础之上只须要专一于过程代码编写

Java领域的比较常见的RPC框架：webService，Apache的CXF,Axis2，Java自带的jax-ws，微服务常见的dubbo，spring cloud，Apache Thrift，ICE,google的GRPC等

① RPC框架的服务暴露

远程提供者须要以某种形式提供服务调用相关的信息，包括但不限于服务接口定义，数据结构，或者中间态的服务定义文件，例如Thrift的IDL文件，webService的WSDL文件，服务的调用者须要经过必定的途径或者远程服务调用的相关信息，其实简单点说，就是须要告诉别人怎么调用服务

② RPC框架的远程代理对象

代理处理技术：服务调用者用的服务实际是远程服务的本地代理，其实就是经过动态代理来实现

Java里至少提供了两种方式来提供动态代码生成，一种是jdk动态代理，另外一种是字节码生成，动态代理相比字节码生成使用起来更方便，但动态代理方式在性能上比字节码要差，而字节码生成在代码可读性上要差不少，因此咱们通常都是牺牲一些性能来得到代码可读性和可维护性的提升

③ RPC框架的通讯

RPC框架通讯和具体的协议是无关的，它可基于HTTP或TCP协议，webService就是基于http协议的RPC，具备更好的跨平台性，但性能却不如基于TCP协议的RPC

NIO其实不必定会比BIO性能要高，NIO只是为了支持高并发而已，特色就是非阻塞的，适合小数据量高并发的场景，大数据包状况下，BIO会更为合适

④ RPC框架的序列化

两个方面会直接影响RPC的性能，一是传输方式，二是序列化

Finally

这一篇全是理论，咱们简单过了一遍RPC是什么，三个过程，为何咱们须要它，它的特性和适用场景，RPC的流程及协议定义还有它的框架的一些小知识。也是为了方便下一篇上代码的时候会比较方便阐述

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