RPC协议及实现方式(分布式微服务治理的核心)

分布式微服务治理的核心在于: 微服务和分布式

  • (微服务框架)微服务的最优技术实现目前是: SpringBoot
  • (RPC框架)分布式的最优技术实现目前是: Thrift,Motan,Dubbo,Spring Cloud(Netflix OSS),Finagle,gRPC

RPC是什么

  • RPC 的全称是 Remote Procedure Call ,是一种进程间通信方式。
  • 它允许程序调用另一个地址空间的过程或函数,而不用程序员显式编码这个远程调用的细节,程序员无论是调用本地的还是远程的,本质上编写的调用代码基本相同。
  • 说两台服务器A、B,一个应用部署在A服务器上,想要调用B服务器上应用提供的函数/方法,由于不在一个内存空间,不能直接调用,需要通过网络来表达调用的语义和传达调用的数据。

Remote Procedure Call,翻译过来应该是“远程程序调用”,目前业内通用的翻译是“远程过程调用”,但是“过程”这个词很容易造成误解,翻译成“程序”更好理解RPC的意义。

RPC协议说了什么

一般所谓的XX协议就是个文档,类似于我们的需求文档,只说了要做什么,但是具体怎么做是由各大开源大佬做的。一般情况下都会实现核心功能,不同的开源在细节上实现都会不一样,这个需要注意!

RPC 这个概念术语在上世纪 80 年代由 Bruce Jay Nelson 提出的,在 Nelson 的论文 "Implementing Remote Procedure Calls" 中,他提到了几个RPC的特点

  1. 简单:RPC 概念的语义十分清晰和简单,这样建立分布式计算就更容易。
  2. 高效:过程调用看起来十分简单而且高效。
  3. 通用:在单机计算中过程往往是不同算法部分间最重要的通信机制。

除此之外,这位大佬还给出了实现RPC框架的详细架构图

image.png

结合上图,Nelson 的论文中指出实现 RPC 的程序包括 5 个部分:

  1. User
  2. User-stub
  3. RPCRuntime
  4. Server-stub
  5. Server

  1. User 是调用方
  2. User-stub 负责将调用的接口、方法和参数通过约定的协议规范进行编码
  3. RPCRuntime 负责将本地数据传输到远端的RPCRuntime
  4. Server-stub 负责根据约定的协议规范进行解码
  5. Server 是被调用方

所以这架构图的意思是:当 user 想发起一个远程调用时,它实际是通过本地调用 User-stub。并通过本地的RPCRuntime传输 。远端 RPCRuntime 实例收到请求后交给 Server-stub 进行解码后发起本地端调用,调用结果再返回给 User 端。

实现RPC协议需要什么

看完协议内容,跟着就得实现这个协议啦,这时候你是不是发现了问题的严重性:自!己!一!点!思!路!都!没!有!

image.png

序列化协议和传输协议

所以我们需要再理解一下RPC协议,根据Nelson的论文知道我们要做的两件事:

  1. 将调用的接口、方法和参数通过约定的协议规范进行编码/解码(User-stub/Server-stub)
  2. 将本地数据传输到远端(RPCRuntime)

上述两点其实是实现RPC协议的两大要素:序列化协议和传输协议

本地与远程调用的对比

因为RPC本质上是进程间通信,而“本地调用和远程调用的对比”实际上就是“进程内通信和进程间通信的对比”。通过两者的对比,我们才能理解到序列化协议和传输协议的作用,如下图:

image.png

理解单点式RPC框架和分布式RPC框架的区别

最基本的RPC框架就是单点式的,因为A服务直接调用B服务,不经过第三方,这种是最简单的。但是必须是A和B同时部署一套,A1只能调用B1,A2只能调用B2。

假设现在B服务出现了性能瓶颈,部署多台B服务的同时,也只能部署多台A服务,很浪费资源。

所以需要一台A服务对多台B服务,利用第三方服务(注册中心)找到其他B服务,而不是写死B服务的地址。这种RPC才是分布式RPC,也是业内主流。

  • 单点式RPC框架(自己玩自己):


    image.png
  • 分布式RPC框架(自己玩自己,还能玩别人):


    image.png

实现分布式RPC框架需要什么

单点RPC框架只需要:

  1. 序列化协议
  2. 传输协议

但是我们要做分布式的啊,所以需要:

  1. 序列化协议
  2. 传输协议
  3. 服务注册发现中心

实际上在生产环境中,我们需要实时监控服务的调用情况,所以需要一个微服务管理中心,甚至是一个自动化运维的管理中心,所以需要:

  1. 序列化协议
  2. 传输协议
  3. 服务注册发现中心
  4. 服务监控管理中心

在文章的第二节我们看到大佬论文中对RPC的总结,其中一个很重要的一点:“通用”。

  • 对的,30年前的初衷更大的是需要解决异构系统的服务调用问题,序列化协议和传输协议必须是通用的才是好的RPC框架,你总不能只能Java用,然后C#用不了,Scala用不了,Go用不了吧。
  • 比如某个服务的并发需求高需要用GO来解决,因为以前用的Java性能低下。然后你的RPC框架不支持GO,完蛋啦,中间的一个服务是GO写的,上层服务是Java来调用的,不支持跨语言的RPC,Go语言写的新服务完全用不了,那还玩个鸡儿。

所以我们需要:

  1. 序列化协议
  2. 传输协议
  3. 服务注册发现中心
  4. 服务监控管理中心
  5. 能跨语言调用(无关语言)

对的,能实现上述五点的,才是一个合格的RPC框架,但还不是优秀,因为我们还要考虑下性能。

说下业内流行的RPC框架和性能问题

先打个底,目前流行的RPC框架大多都是多管闲事,不单单只是RPC框架,你可以看看Dubbo和SpringCloud中除了RPC还有什么骚功能。

尤其是SpringCloud,很难分类,自己就是一个集成框架,把微服务框架SpringBoot集成进来了,把别人的注册发现服务集成进来了,本身自己又支持RPC,所以这货压根就不是一个单纯的RPC框架,简直就是一整套分布式微服务治理的解决方案

可以看看别人的各种RPC框架总结:http://www.cnblogs.com/moonandstar08/p/6291283.html
在网上找到了个图,但是没有提到SpringCloud,暂且看看先,因为有些不认为是对的:

image.png

我们可以看到各个RPC框架使用的序列化协议,注册中心,管理中心,是否跨语言,但是传输协议没有提到。

性能问题

参考这篇博客:http://blog.csdn.net/jek123456/article/details/70208049
综合来说,在性能上rpcx是首选,但是考虑到框架的生态,其实还是推荐Dubbo或者SpringCloud的,因为除了性能,成本也是很重要的,无论是学习成本还是研发成本。

感谢

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