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在… 文章目录 概述rpc的优点组件工作流程RPC的底层原理RPC的底层原理 RPC框架rpc框架优点RPC 的实现基础RPC的应用场景RPC使用了哪些关键技术rpc 调用异常一般怎么处理rpc和http的区别为什么RPC要比HTTP更快一些Dubbo和openfeign 区别远程调用RPC框架传输协议传输速度 概述
在互联网应用开发中随着业务的复杂度增加一般都会采用分布式架构。分布式架构的核心就是利用多台普通的计算机组成一个庞大的复杂计算网络提供高并发、高性能、高可用的系统能力支撑。在分布式架构中原本的单体应用服务被拆分成多个独立部署的服务分布式在计算机网络上这些服务必然需要通过网络进行数据通信和交互。而RPC框架就是解决在分布式架构中各个服务之间的网络通信问题的框架。在Java应用中JDK 1.1版本的时候就提供了对RPC的支持框架叫做RMI。由于RMI不能实现跨域语言的远程调用。后面广发采用WebService来实现远程调用但是WebService需要定义非常复杂的Scheme文件导致无效数据内容过于臃肿。之后就被HTTP加JSON的方案所代替了。 RPC发展到现在实现的方式也非常多样但是基本都实现了跨语言的远程调用。一般来说RPC框架都应用于大型企业只有在业务复杂度和用户体量都比较大的时候需要对服务进行解耦从而达到扩展性强、部署灵活的目的。目前比较流行的开源RPC框架有Goole的gRPC、Facebook的Thrift、Alibaba的Dubbo。这些框架除了提供基础的远程通信功能以外还会在系统性能、传输效率、服务治理等方面做出一些优化设计。比如阿里开源的RPC框架Dubbo就提供了非常丰富的服务治理功能。 RPC远程过程调用是一种计算机通信协议用于在不同的进程或者计算机之间实现远程通信使得一个进程可以调用另一个进程通常是运行在不同机器上的函数或方法就像调用本地函数一样。 rpc的主要功能目标是让构建分布式计算应用更容易在提供强大的远程调用能力时不损失本地调用的。为实现该目标rpc框架器提供一种透明调用机制让使用者不必是式的区分本地调用和远程调用。 基本原理
客户端调用 客户端调用远程服务的方法就像调用本地函数一样传递参数并等待结果。远程过程执行 远程过程在远程服务器上执行接收客户端发送的参数执行相应的计算或操作。结果返回 执行完成后远程过程将结果返回给客户端。
rpc的优点
分布式设计 部署灵活 解耦服务 扩展性强
组件
客户端Client 发起RPC调用的应用程序部分。服务端Server 提供RPC服务的应用程序部分。RPC协议Protocol 定义了客户端和服务端之间通信的规则、格式和消息交换方式。序列化/反序列化Serialization/Deserialization 将数据结构或对象转换成字节流以便在网络上传输并在接收端重新构造成相应的数据结构或对象。网络传输Network Transport 用于在客户端和服务端之间传输数据的通信机制通常使用TCP/IP或者HTTP等协议。
工作流程RPC的底层原理 客户端调用 客户端调用本地的Stub存根方法传递参数。参数序列化 客户端将参数序列化成字节流。网络传输 序列化后的数据通过网络传输到远程服务端。服务端接收 远程服务端接收到请求进行反序列化得到参数。服务端处理 服务端执行相应的方法或过程传入参数执行计算或操作。结果序列化 服务端将执行结果序列化成字节流。网络传输 序列化后的结果通过网络传输到客户端。客户端接收 客户端接收到结果进行反序列化得到返回值。客户端处理 客户端处理返回值完成RPC调用。
RPC的底层原理
RPCRemote Procedure Call远程过程调用是一种用于在不同的计算机之间进行通信的技术允许一个程序调用另一个程序中的函数或方法就像调用本地函数一样而无需程序员显式地编写通信代码。RPC的底层原理涉及通信协议、序列化和反序列化、网络传输、服务注册与发现等方面。
下面是RPC的一般工作原理
定义接口: RPC的第一步是定义客户端和服务端之间通信的接口。这些接口中包含需要在远程服务器上调用的方法。序列化: 当客户端调用远程方法时客户端程序将方法的参数序列化为字节流。序列化是将对象转换为字节流的过程以便在网络上传输。网络传输: 序列化后的请求被传输到远程服务器这通常通过网络协议如HTTP、TCP等实现。反序列化: 一旦请求到达远程服务器服务器程序将接收到的字节流反序列化为方法调用所需的参数。调用远程方法: 远程服务器根据反序列化后的参数调用相应的方法或函数。序列化结果: 服务器程序将方法执行的结果序列化为字节流。网络传输结果: 序列化后的结果通过网络传输回客户端。反序列化结果: 客户端程序接收到结果后将结果字节流反序列化为方法调用的返回值。返回结果: 最终客户端程序将调用远程方法的返回值返回给调用方。 在实际的RPC实现中还可能涉及到一些额外的步骤如 ● 服务注册与发现: RPC框架通常会提供服务注册与发现的功能允许服务提供者将其提供的服务注册到注册中心并允许服务消费者从注册中心获取可用的服务地址。 ● 负载均衡与容错: RPC框架通常还包括负载均衡和容错机制以确保请求能够被均匀分布到不同的服务节点并在某些节点发生故障时能够进行故障转移或重试。 ● 连接管理: RPC框架通常会管理与远程服务之间的连接包括连接的建立、保持和释放等。
总的来说RPC的底层原理涉及到将方法调用的参数序列化、通过网络传输、反序列化、调用远程方法、序列化结果、再次通过网络传输、反序列化结果的过程。各种RPC框架会根据具体需求和场景进行优化和扩展。
RPC框架
RPCRemote Procedure Call框架是一种用于实现远程调用的技术它可以让不同的进程或计算机之间通过网络进行通信和调用远程方法。以下是一些常见的 RPC 框架
Dubbo阿里开源的高性能 Java RPC 框架提供了完整的服务治理功能支持多种协议和序列化方式。 Dubbo是 阿里巴巴公司开源的一个高性能优秀的服务框架使得应用可通过高性能的 RPC 实现服 务的输出和输入功能可以和 Spring框架无缝集成。提供了丰富的特性包括负载均衡、服务注册与发现、容错处理等广泛应用于大型分布式系统中gRPCGoogle 开源的跨语言 RPC 框架基于 HTTP/2 协议和 Protocol Buffers性能高效它支持多种编程语言如C、C、Java、Go、Python等适用于跨语言的服务通信ThriftFacebook 开源的跨语言 RPC 框架支持多种语言和数据格式性能优秀包括C、Java、Python等适用于异构系统的集成Spring Cloud基于 Spring Boot 的微服务架构框架提供了丰富的分布式系统解决方案包括 RPC 调用提供了对RPC调用的支持通过集成Ribbon、Feign等组件实现服务之间的远程调用Apache AvroApache 开源的跨语言数据序列化系统同时也支持 RPC 框架。Apache Dubbo原名 Apache Dubbox是一款高性能 Java RPC 框架提供了完善的服务治理功能。Apache ThriftApache 开源的跨语言 RPC 框架支持多种语言包括 C, Java, Python 等。ZeroC ICE一种面向对象的跨语言通信框架适用于构建大规模分布式系统。基于对象代理的RPC框架支持C、Java、Python等多种语言适用于大规模分布式系统的构建。
这些RPC框架在不同的场景和需求下有着各自的优势和特点选择适合自己业务需求的RPC框架是非常重要的。每种框架都有其独特的特性和适用范围因此在选择时需要综合考虑技术栈、性能需求、跨语言支持等因素这些都是比较流行的 RPC 框架每个框架都有其独特的特点和适用场景。选择合适的 RPC 框架取决于具体的需求、技术栈和团队经验。 1、RMI 利用java.rmi包实现基于Java远程方法协议(Java Remote Method Protocol) 和java的原生序列 化。 2、Hessian 是一个轻量级的remoting onhttp工具使用简单的方法提供了RMI的功能。 基于HTTP协议采 用二进制编解码。 3、protobuf-rpc-pro 是一个Java类库提供了基于 Google 的 Protocol Buffffers 协议的远程方法调用的框架。基于 Netty 底层的 NIO 技术。支持 TCP 重用/ keep-alive、SSL加密、RPC 调用取消操作、嵌入式日志 等功能。 4、Thrift 是一种可伸缩的跨语言服务的软件框架。它拥有功能强大的代码生成引擎无缝地支持C C#JavaPython和PHP和Ruby。thrift允许你定义一个描述文件描述数据类型和服务接口。 依据该文件编译器方便地生成RPC客户端和服务器通信代码。 最初由facebook开发用做系统内个语言之间的RPC通信2007年由facebook贡献到apache基金 现 在是apache下的opensource之一 。支持多种语言之间的RPC方式的通信php语言client可以构造一 个对象调用相应的服务方法来调用java语言的服务跨越语言的C/S RPC调用。底层通讯基于 SOCKET 5、Avro 出自Hadoop之父Doug Cutting, 在Thrift已经相当流行的情况下推出Avro的目标不仅是提供一套类 似Thrift的通讯中间件,更是要建立一个新的标准性的云计算的数据交换和存储的Protocol。支持 HTTPTCP两种协议。Apache Avro一个数据序列化系统也提供了RPC框架的支持具有快速、紧凑的特点支持多种编程语言。
rpc框架优点
rpc框架一般使用长链接不必每次通信都要3次握手减少网络开销。 rpc框架一般都有注册中心有丰富的监控管理发布下线接口动态扩展等对调用方来说是无感知统一化的操作协议私密安全性较高 rpc协议更简单内容更小效率更高服务化架构服务化治理rpc框架是一个强力的支撑。 rpc基于tcp实现也可以基于http2实现
简化远程调用RPC 框架可以使远程服务的调用过程像本地调用一样简单隐藏了底层网络通信细节提供了更高层次的抽象。跨语言支持许多 RPC 框架支持跨多种编程语言进行通信这使得不同语言编写的服务可以轻松地相互调用。性能高效RPC 框架通常针对高性能进行优化能够在网络通信中提供低延迟和高吞吐量。服务治理许多 RPC 框架提供了完善的服务注册、发现、负载均衡、容错处理等服务治理功能帮助管理和监控分布式系统中的服务。扩展性RPC 框架通常具有良好的扩展性能够满足不断变化的业务需求和规模扩展。代码生成许多 RPC 框架支持自动生成客户端和服务端的代码减少了开发人员的工作量。安全性RPC 框架通常提供了安全机制包括数据传输加密、身份认证和授权等功能。透明性RPC 框架可以提供透明的远程调用使得调用方无需关心调用的具体实现细节从而降低了系统的耦合度。 总的来说RPC 框架可以帮助开发人员构建可靠、高效、易于管理的分布式系统使得不同服务之间的通信变得更加简单和可靠。
RPC 的实现基础
需要有非常高效的网络通信比如一般选择 Netty 作为网络通信框架 需要有比较高效的序列化框架比如谷歌的 Protobuf 序列化框架 可靠的寻址方式主要是提供服务的发现比如可以使用 Zookeeper 来注册服务等 如果是带会话状态的 RPC 调用还需要有会话和状态保持的功能 跨进程可以理解为同一台计算上的多个进程、多个JVM或者多台计算之间的进程。 那什么是RPC呢RPC的全称是Remote Procedure Call翻译过来叫远程过程调用。 它是一种通过网络从远程计算机程序上获取服务而不需要了解代码网络技术实现的一种协议。凡是符合这种协议的框架都可以称之为RPC框架。 通俗理解就是A计算机提供一个服务B计算机可以像调用本地服务一样去调用A计算机提供的服务这就是RPC的主要作用。 其实RPC的应用在很早之前就出现了。在40年以前也就是1981年的时候由一家叫做Nelson的公司提出并把它应用到了分布式系统之间的通信协议。 RPC协议 要实现RPC需要通过网络进行数据传输并且对调用的过程进行封装。现在比较流行的RPC框架一般都是采用TCP协议作为底层的传输协议。当然其他协议也是可以的比如UDP。 RPC协议强调的是过程调用调用的过程对于用户来说是完全透明的用户不需要关心调用细节。可以像调用本地服务一样去调用远程服务。 一个完整的RPC协议包含了四个组件分别是Client、Server、Client Stub和Sever Stub。 Client客户端表示服务的调用方 Sever服务端是真正的服务提供方 Client Stub表示客户端存根专门用来存放服务端的地址信息再将客户端的请求参数打包成网络消息也就是序列化然后通过网络远程发送给服务提供方。 Server Stub表示服务端存根用来接收客户端发送过来的消息然后解析消息内容也就是反序列化并且调用本地方法。
RPC的应用场景
1、分布式系统网络通讯 2、分布式子系统之间的服务治理 3、分布式负载均衡和流控 4、服务发现与注册 5、构建分布式调试环境
RPC使用了哪些关键技术
1、动态代理 生成Client Stub客户端存根和Server Stub服务端存根的时候需要用到Java动态代理技术可 以使用JDK提供的原生的动态代理机制也可以使用开源的CGLib代理Javassist字节码生成技术。 2、序列化和反序列化 在网络中所有的数据都将会被转化为字节进行传送所以为了能够使参数对象在网络中进行传输需 要对这些参数进行序列化和反序列化操作。 序列化把对象转换为字节序列的过程称为对象的序列化也就是编码的过程。反序列化把字节 序列恢复为对象的过程称为对象的反序列化也就是解码的过程。 目前比较高效的开源序列化框架如Kryo、FastJson和Protobuf等。 反序列化把字节序列恢复为对象的过程称为对象的反序列化也就是解码的过程。 目前比较高 效的开源序列化框架如Kryo、FastJson和Protobuf等。 3、NIO通信 出于并发性能的考虑传统的阻塞式 IO 显然不太合适因此我们需要异步的 IO即 NIO。Java 提供 了 NIO 的解决方案Java 7 也提供了更优秀的 NIO.2 支持。可以选择Netty或者MINA来解决NIO数据传输的问题。 4、服务注册中心 可选Redis、Zookeeper、Consul 、Etcd。一般使用ZooKeeper提供服务注册与发现功能解决单 点故障以及分布式部署的问题(注册中心)。
rpc 调用异常一般怎么处理
一般超时容错 、重试、超时处理、 处理远程过程调用RPC异常的方法取决于您使用的RPC框架和编程语言。一般来说以下是一些处理RPC调用异常的常见方法
捕获异常在进行RPC调用时使用try-catch语句捕获可能抛出的异常。这样可以在异常发生时捕获并处理异常情况。重试机制对于临时性的网络问题或服务端问题可以考虑实现重试机制当RPC调用失败时自动尝试再次调用直至达到最大重试次数或成功为止。超时处理设置合理的超时时间并在超时发生时进行适当的处理比如记录日志、返回错误信息或者进行重试。回退策略当发生异常时可以考虑采用回退策略例如切换到备用服务或者采用备用数据源。错误信息传递在捕获异常后将错误信息传递给调用方以便上层代码能够根据具体情况做出相应的处理。断路器模式引入断路器模式当RPC调用失败次数达到一定阈值时暂时关闭对该服务的访问避免连锁故障。监控和日志建立完善的监控和日志系统及时发现RPC调用异常从而进行故障排查和修复。 以上方法并非孤立的通常会结合多种方法来处理RPC调用异常以实现系统的稳定性和容错能力。同时针对不同的业务场景和需求可能需要进一步细化和定制化异常处理策略。 处理Feign RPC调用异常时可以采取以下常见策略使用Feign的ErrorDecoderFeign提供了ErrorDecoder接口可以自定义处理HTTP错误状态码和异常信息。通过实现ErrorDecoder接口可以对Feign调用返回的异常进行统一处理例如将异常信息转换成特定格式并返回给调用方。定义Fallback方法在Feign接口中可以定义fallback方法当RPC调用出现异常时可以执行fallback方法来返回一个默认值或者进行其他补偿性操作避免将异常抛给调用方。超时处理在Feign客户端接口中可以设置连接和读取超时时间以及对应的超时处理策略如重试、降级等。熔断机制对于频繁出现异常或错误的RPC调用可以引入熔断机制防止故障扩散这可以通过Hystrix等框架来实现。监控和日志建立完善的监控和日志系统及时发现RPC调用异常从而进行故障排查和修复。Feign本身并不提供监控和管理功能通常需要结合其他监控系统进行监控。全局异常处理器在应用程序中可以编写全局异常处理器来捕获Feign调用产生的异常然后进行统一的异常处理和记录日志。 综合利用上述策略可以有效地处理Feign RPC调用过程中可能出现的异常提高系统的稳定性和容错能力。同时根据具体业务需求还可以进一步细化和定制化异常处理策略。
rpc和http的区别
传输协议 RPC可以基于TCP协议也可以基于HTTP协议 HTTP基于HTTP协议传输效率 RPC使用自定义的TCP协议可以让请求报文体积更小或者使用HTTP2协议也可以很好的减少报文的体积提高传输效率 HTTP如果是基于HTTP1.1的协议请求中会包含很多无用的内容如果是基于HTTP2.0那么简单的封装以下是可以作为⼀个RPC来使用的这时标准RPC框架更多的是服务治理 性能消耗主要在于序列化和反序列化的耗时 RPC可以基于thrift实现高效的二进制传输 HTTP大部分是通过json来实现的字节大小和序列化耗时都比thrift要更消耗性能 负载均衡 RPC基本都自带了负载均衡策略 HTTP需要配置NginxHAProxy来实现 服务治理下游服务新增重启下线时如何不影响上游调用者 RPC能做到自动动通知不影响上游 HTTP需要事先通知修改Nginx/HAProxy配 置 b. 总结RPC主要⽤于公司内部的服务调用性能消耗低传输效率高服务治理方便。HTTP主要⽤于对外的异构环境浏览器接口调用APP接口调用第三方接口调用等。
为什么RPC要比HTTP更快一些
RPCRemote Procedure Call相比于HTTP在一些情况下可能更快这主要是由于以下几个原因
二进制传输协议RPC框架通常使用二进制传输协议如Protocol Buffers、Thrift等而HTTP使用文本传输协议如JSON、XML。二进制传输协议的数据体积更小序列化和反序列化的速度更快可以减少网络传输的时间和带宽消耗。定制化协议RPC框架通常可以定制自己的通信协议针对特定的场景进行优化如连接复用、请求批处理、压缩等。相比之下HTTP是通用的应用层协议有一定的通用性但不一定能满足特定场景的需求。底层传输协议RPC框架通常使用TCP或UDP等底层传输协议进行通信而HTTP基于TCP协议。TCP相较于HTTP具有更低的开销和更高的效率能够提供更快的数据传输速度。连接管理RPC框架通常会维护长连接避免频繁地建立和关闭连接减少了连接建立和关闭的开销。而HTTP每次请求都需要建立连接增加了额外的开销。 虽然RPC在性能上可能会比HTTP更快但也要考虑到RPC框架的复杂性和学习成本较高以及对网络环境和部署的要求较高。在选择RPC还是HTTP时需要根据具体的应用场景和需求来权衡两者之间的优劣并选择合适的技术方案。
Dubbo和openfeign 区别
Dubbo 和 OpenFeign 是两种常用的远程服务调用框架它们在实现远程服务调用时有一些不同之处
通信协议 ○ Dubbo 通常使用自定义的 Dubbo 协议进行远程调用该协议基于 TCP 传输。 ○ OpenFeign 则是基于 HTTP 协议进行远程调用通常使用 RESTful 风格的 API。服务注册与发现 ○ Dubbo 依赖于 ZooKeeper 或其他注册中心来进行服务的注册和发现。 ○ OpenFeign 在默认情况下通常与服务发现和注册无关需要额外集成服务发现组件如 Eureka、Consul 等来实现服务的注册和发现。接口定义方式 ○ 在 Dubbo 中通常需要通过 Dubbo 提供的接口定义语言IDL来定义服务接口然后生成客户端和服务器端的代理类。 ○ OpenFeign 则通常使用接口的方式来定义远程服务通过注解来标识远程服务的调用方式。负载均衡和容错机制 ○ Dubbo 内置了丰富的负载均衡和容错机制包括轮询、随机、一致性哈希等负载均衡算法以及失败自动切换、快速失败等容错机制。 ○ OpenFeign 在默认情况下通常需要结合 Ribbon 来实现负载均衡同时也可以集成 Hystrix 等容错机制。附加功能 ○ Dubbo 提供了更多的企业级功能支持如监控、治理、降级、熔断等适用于复杂的微服务架构。 ○ OpenFeign 更侧重于简化 REST 客户端的开发提供了更直观的声明式 API 定义和使用。 总的来说Dubbo 更适用于企业级的微服务架构提供了更多的功能和配置选项而 OpenFeign 更适合于简单的 RESTful 服务调用提供了更便捷的声明式 API 调用方式。选择使用哪种框架取决于具体的业务需求和技术场景。
远程调用
rmi http hessian webservice socket 网络通信 负载均衡 注册中心 远程通讯协议的基本原理 网络通信需要做的就是将流从一台计算机传输到另外一台计算机基于传输协议和网络 IO 来实现其中传输协议比较出名的有 http 、 tcp 、 udp 等等 http 、 tcp 、 udp 都是在基于 Socket 概念上为某类应用场景而扩展出的传输协议网络 IO 主要有 bio 、 nio 、 aio 三种方式所有的分布式应用通讯都基于这个原理而实现只是为了应用的易用各种语言通常都会提供一些更为贴近应用易用的应用层协议。 应用级协议Binary-RPC Binary-RPC(Remote Procedure Call Protocol远程过程调用协议)是一种和RMI(Remote Method Invocation远程方法调用)类似的远程调用的协议它和RMI 的不同之处在于它以标准的二进制格式来定义请求的信息 ( 请求的对象、方法、参数等 ) 这样的好处是什么呢就是在跨语言通讯的时候也可以使用。 Binary -RPC 协议的一次远程通信过程 1 、客户端发起请求按照 Binary -RPC 协议将请求信息进行填充 2 、填充完毕后将二进制格式文件转化为流通过传输协议进行传输 3 、接收到在接收到流后转换为二进制格式文件按照 Binary -RPC 协议获取请求的信息并进行处理 4 、处理完毕后将结果按照 Binary -RPC 协议写入二进制格式文件中并返回。 问题总结 1 、传输的标准格式是标准格式的二进制文件。 2 、怎么样将请求转化为传输的流将二进制格式文件转化为流。 3 、怎么接收和处理流通过监听的端口获取到请求的流转化为二进制文件根据协议获取请求的信息进行处理并将结果写入 XML 中返回。 4 、传输协议是http
RPC框架传输协议传输速度
RMI 是 java 语言本身提供的远程通讯协议稳定高效是 EJB 的基础。但它只能用于 JAVA 程序之间的通讯。 Hessian 和 Burlap 是 caucho 公司提供的开源协议基于 HTTP 传输服务端不用开防火墙端口。协议的规范公开可以用于任意语言。跨平台有点小问题。 Httpinvoker 是 SpringFramework 提供的远程通讯协议只能用于 JAVA 程序间的通讯且服务端和客户端必须使用 SpringFramework。 Web service 是连接异构系统或异构语言的首选协议它使用 SOAP 形式通讯可以用于任何语言目前的许多开发工具对其的支持也很好。 效率相比RMI Httpinvoker Hessian Burlap web service。 RMI Remote Method Invocation RMI 采用 stubs 和 skeletons 来进行远程对象(remote object)的通讯。stub 充当 远程对象的客户端代理有着和远程对象相同的远程接口远程对象的调用实际是通过调用 该对象的客户端代理对象stub来完成的通过该机制RMI就好比它是本地工作采用tcp/ip 协议客户端直接调用服务端上的一些方法。优点是强类型编译期可检查错误缺点是只 能基于 JAVA 语言客户机与服务器紧耦合。 JMSJava Messaging Service JMS 是 Java 的消息服务JMS 的客户端之间可以通过 JMS 服务进行异步的消息传输。 JMS 支持两种消息模型Point-to-PointP2P和 Publish/SubscribePub/Sub即 点对点和发布订阅模型。
