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RPC 實戰與原理 精簡版

2021-01-26 06:18:50 後端開發

  • 什么是 RPC?
  • RPC 有什么作用?
  • RPC 步驟
  • 為什么需要序列化?
  • 零拷貝
    • 什么是零拷貝?
    • 為什么需要零拷貝?
    • 如何實作零拷貝?
    • Netty 的零拷貝有何不同?
  • 動態代理實作
  • HTTP/2 特性
  • 為什么需要服務發現?
    • 為什么不用 DNS?
  • 定時任務 & 時間輪
    • 定時任務的問題?
    • 時間輪的應用
    • 時鐘輪本質
    • 時間輪在 RPC 的應用
    • 時間輪實作
  • 如何注冊和發現服務?
  • 如何實作 RPC 遠程呼叫?
  • 如何追蹤微服務?
  • 注冊中心選型
  • 開源 RPC 框架
    • 限定語言
    • 跨語言 RPC 框架
  • Spring Cloud 微服務架構

什么是 RPC?

Remote Procedure Call,遠程程序呼叫,

RPC 有什么作用?

  • 屏蔽遠程呼叫、本地呼叫的區別
  • 隱藏底層網路通信的復雜性,讓我們更專注于業務

RPC 步驟

為什么需要序列化?

  • 網路傳輸必須是「二進制」,呼叫方的引數都是物件
  • 請求?二進制訊息體

零拷貝

什么是零拷貝?

為什么需要零拷貝?

網卡等操作,只能通過內核操作應用程式要發送網路資料,需要將資料復制到內核

如何實作零拷貝?

虛擬記憶體

  • mmap + write
  • sendfile

Netty 的零拷貝有何不同?

  • 一個請求,可能拆分成多個資料包
  • 資料包的組合在用戶空間,解決用戶空間記憶體的拷貝處理問題,CompositeByteBuf
  • 也包括用戶空間、內核空間的資料拷貝:Direct Buffers

動態代理實作

  • JDK:只能代理介面
  • Javassist操作底層位元組碼,不需要反射,性能好
  • Byte Buddy:更容易的 API,速度比 Javassist 快,Spring、Jackson 使用

HTTP/2 特性

  • 多路復用,同一鏈路雙向發送stream資料
  • Header 壓縮

為什么需要服務發現?

公共的“通訊錄”

為什么不用 DNS?

  • DNS多級快取,且快取時間長
  • 需要搭建負載均衡,額外成本

定時任務 & 時間輪

定時任務的問題?

  • future 啟動執行緒進行異步編程,sleep
  • 如果5秒超時,高并發的
  • 讓CPU額外輪詢遍歷,浪費CPU

時間輪的應用

  • 延遲訊息
  • 訂單過期(10分鐘未付款,取消訂單)

時鐘輪本質

減少額外的掃描操作

時間輪在 RPC 的應用

呼叫端請求的超時處理,節省CPU

時間輪實作

Netty的 TimeWheel

如何注冊和發現服務?

  • RPC Server 提供服務,向 Registry 注冊自身
  • RPC Client 呼叫服務,從 Registry 拉取服務串列
  • Server 節點變更時,同步變更,Client 感知重繪本地的「服務節點串列」

實作:

  • 注冊中心 API
  • 服務健康狀態監測:ZooKeeper 的會話超時控制機制
  • 服務狀態變更通知:ZooKeeper 的 Watcher 機制

如何實作 RPC 遠程呼叫?

  • 客戶端、服務端如何建立網路連接:HTTP、Socket
  • 服務端如何處理請求:NIO(使用 Netty
  • 資料傳輸采用什么協議
  • 資料如何序列化、反序列化:JSON,PB,Thrift

如何追蹤微服務?

核心理念:呼叫鏈,全域唯一的 ID 將同一請求串聯起來,從而還原呼叫關系,統計系統指標,

注冊中心選型

  • 高可用
    • 集群部署:多個實體
    • 多機房部署:一個機房斷電等不可抗因素
  • 資料一致性
    • CP 型:ZooKeeper(Redis),強一致性,機房間斷網,注冊中心不可用
    • AP 型:犧牲一致性,保證可用性,Eureka

開源 RPC 框架

限定語言

  • Dubbo:Java,阿里
  • Motan:Java,微博
  • Tars:C++,騰訊(已支持多語言)
  • Spring Cloud:Java
    • 網關 Zuul
    • 注冊中心 Eureka
    • 服務超時熔斷 Hystrix
    • 呼叫鏈監控 Sleuth
    • 日志分析 ELK

跨語言 RPC 框架

  • gRPC:HTTP/2
  • Thrift:TCP

Spring Cloud 微服務架構

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標籤:Java

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