RPC框架基本原理(一)：服务注册

什么是RPC框架

RPC整个过程涉及四类对象：客户端、客户端代理、服务端和服务端代理。RPC要求客户端和服务端之间约定好调用接口和传输格式（如JSON，Xml等），客户端在调用该接口时，由客户端的代理对象负责对调用的参数（包括调用的函数名和参数等信息）进行格式转换，使之符合约定的传输格式，并经过网络传送至服务端。数据传输至服务端后，交由服务端代理对象进行格式解码，获取调用的接口和参数，最后调用服务端对象相应的方法获取结果并返回客户端。服务端的服务地址发布到ConfigServer，并推送给客户端，各类配置和规则信息经过Diamond发布订阅，服务的基本信息采集到Redis中。

基本的调用关系图以下

这张图是解释RPC注册中心经典的图，图中的ConfigServer能够看作是一个内存数据库，它主要有两个功能：

1. 服务提供者的地址和服务信息
2. 向服务订阅者推送所订阅的服务提供者的地址信息

这里须要注意的是：真正发起远程调用是在消费者端和服务端生产者端和ConfigServer没有直接关系，实际的RPC是一个点对点的过程，经过TCP进行通讯。

架构图以下：

服务注册的流程

• 服务与spring容器绑定，监听容器的fresh，close等事件，进行服务的注册与关闭，
• 第一个服务注册时，首先校验该服务是否已经注册，若是hsf依赖的netty服务未启动，启动netty服务，这里涉及nio的轮询线程池（hsfwork），以及后端具体hsf处理线程池（bizProcess），这些线程池是同步的，能够采用listenerFuture进行异步解构。
• 启动好服务后，注册服务的基本信息到configserver中(注册流程分为注册前，注册，注册后)。

关键的技术

Netty服务

常见I/O模型

• 阻塞I/O（blocking I/O）
• 非阻塞I/O （nonblocking I/O）
• I/O复用(select,poll,epoll) （I/O multiplexing）
• 信号驱动I/O （signal driven I/O (SIGIO)）
• 异步I/O （asynchronous I/O (the POSIX aio_functions)）

阻塞I/O（blocking I/O）

非阻塞I/O （nonblocking I/O）

用户进程实际上是须要不断的主动询问kernel数据好了没有。由于须要不断地轮询，这消耗了大量的CPU的资源。

I/O复用(select,poll,epoll)

select：

select本质上是经过设置或者检查存放fd标志位的数据结构来进行下一步处理。这样所带来的缺点是：

• 单个进程可监视的fd数量被限制，即能监听端口的大小有限。
• 通常来讲这个数目和系统内存关系很大，具体数目能够cat /proc/sys/fs/file-max察看。32位机默认是1024个。64位机默认是2048.

对socket进行扫描时是线性扫描，即采用轮询的方法，效率较低：
当套接字比较多的时候，每次select()都要经过遍历FD_SETSIZE个Socket来完成调度,无论哪一个Socket是活跃的,都遍历一遍。这会浪费不少CPU时间。若是能给套接字注册某个回调函数，当他们活跃时，自动完成相关操做，那就避免了轮询，这正是epoll与kqueue作的。

须要维护一个用来存放大量fd的数据结构，这样会使得用户空间和内核空间在传递该结构时复制开销大

poll：

poll本质上和select没有区别，它将用户传入的数组拷贝到内核空间，而后查询每一个fd对应的设备状态，若是设备就绪则在设备等待队列中加入一项并继续遍历，若是遍历完全部fd后没有发现就绪设备，则挂起当前进程，直到设备就绪或者主动超时，被唤醒后它又要再次遍历fd。这个过程经历了屡次无谓的遍历。

它没有最大链接数的限制，缘由是它是基于链表来存储的，可是一样有一个缺点：

大量的fd的数组被总体复制于用户态和内核地址空间之间，而无论这样的复制是否是有意义。 2. poll还有一个特色是“水平触发”，若是报告了fd后，没有被处理，那么下次poll时会再次报告该fd。

epoll：

epoll支持水平触发和边缘触发，最大的特色在于边缘触发，它只告诉进程哪些fd刚刚变为就需态，而且只会通知一次。还有一个特色是，epoll使用“事件”的就绪通知方式，经过epoll_ctl注册fd，一旦该fd就绪，内核就会采用相似callback的回调机制来激活该fd，epoll_wait即可以收到通知。

Java从1.4开始提供了NIO工具包，支持用 I/O复用模型来进行网络编程。其模式图：

信号驱动I/O （signal driven I/O (SIGIO)）

异步I/O （asynchronous I/O (the POSIX aio_functions)）

这种模型与信号驱动模型的主要区别是:信号驱动I/O由内核通知咱们什么时候能够开始一个I/O操做,而异步I/O模型由内核通知咱们I/O操做什么时候已经完成.

JDK1.7 升级了NIO 类库，升级后的NIO类库被称为NIO2.0。java也正是提供了异步文件I/O操做，同时提供了与UNIX网络编程事件驱动I/O对应的AIO。

Netty4的beta3加了AIO了，可是到beta9又被去了，做者的意思是测试下来AIO性能不如NIO，因此不必用,在Linux上NIO的实现自己就是epoll，使用jdk的AIO没有意义，在windows上jdk的AIO实现是IOCP，这种状况下使用AIO是比poll的性能高的，可是netty的服务器通常是在linux上，因此抛弃windows没啥大不了，windows最多作个客户端，用nio也就够了。