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大家好，我是不才陈某~
当你在构建一个分布式系统时，势必须要思考的一个问题是：如何实现服务与服务之间的调用？当然，你能够应用 Dubbo 或 Spring Cloud 等分布式服务框架来封装技术实现的复杂性，以此实现这个指标。不过，如果当初没有这些框架，须要你本人来实现近程调用，你会怎么做呢？
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很多人会抉择实现一套 RPC 框架来调用近程服务。
那么你理解 RPC 架构的根本构造吗？如果你想要本人实现 RPC 框架来实现近程调用，又该构建怎么样的技术体系呢？接下来，我就给你具体介绍一下。
RPC 架构的根本构造
想要构建一套残缺的 RPC 架构，就须要明确该架构所具备的根本构造，而 RPC 架构的根本构造中又存在很多组件。因而接下来，我就通过 RPC 根本构造演进的过程，来给你一一解说下。
首先，咱们通常把产生调用关系的两个服务别离称为服务的提供者（Provider）和消费者（Consumer）。所以，简略来说，RPC 就是服务的消费者向提供者发动近程调用并获取后果的过程，这是 RPC 最简略的一种表现形式。
如果想要实现服务提供者和消费者之间的无效交互，那么两者之间就须要确立与网络通信相干的网络协议以及通信通道。同时，服务的提供者须要把本人的服务调用入口裸露进去，并时刻筹备接管来自消费者的申请。
这里，咱们把通信通道和网络协议别离命名为 RpcChannel 和 RpcProtocol，而把服务提供者接管申请的组件称为 RpcAcceptor，把消费者发动申请的组件称为 RpcConnector。这样，RPC 架构就演变成了这个样子：
而后，对于服务提供者和消费者而言，为了单方可能失常辨认所发送的申请和所接管到的响应后果，须要定义对立的契约。咱们把这种契约称为近程 API（Remote API），以便与本地 API 加以区别。如此一来，基于同一套近程 API 的定义，RPC 架构就具备了依据业务来定义通信契约的能力。
相似地，为了更好地区分 RPC 架构中的角色，咱们把真正提供业务服务的组件称为 RpcServer，而把发动实在客户端申请的组件称为 RpcClient。这样，RpcServer 负责实现近程 API，而 RpcClient 负责调用近程 API。
当然，对于近程 API 而言，服务提供者和消费者的解决形式显然是不一样的。提供者须要依据消费者的申请来调用 RpcServer 的具体实现并返回后果，这部分的工作由 RpcInvoker 来执行，而消费者通过 RpcCaller 组件对申请进行编码之后，发送给服务方并期待后果。
最初，为了升高开发人员的开发难度，让近程调用的执行过程看上去就像在执行本地办法一样，在支流的 RPC 实现机制中，通常都会在客户端增加代理机制，以此提供近程服务本地化拜访的入口，咱们把这个代理组件称为 RpcProxy。
另外，在服务器端，为了更好地管制业务办法执行过程，通常也会引入具备线程治理、超时管制等机制的 RpcProcessor 组件。
以上就是整个 RPC 架构的演进过程了。从中你能够发现，RPC 架构中的客户端组件和服务器端组件造成了一种对称构造，它们各司其职，但又独特形成一个整体。为了帮你加深了解，这里我再总结下后面提到的各个组件。
客户端组件与职责包含：
- RpcClient，负责调用近程 API，这个过程会依赖于 RpcProxy 提供的代理实现
- RpcProxy，近程 API 的代理实现，提供近程服务本地化拜访的入口
- RpcCaller，负责编码和发送调用申请到服务方并期待后果
- RpcConnector，负责与服务端建设通信通道并发送申请到服务端
服务端组件与职责包含：
- RpcServer，负责实现近程 API
- RpcInvoker，负责调用服务端的具体实现并返回后果
- RpcProcessor，负责对申请进行解决，高效管制调用过程
- RpcAcceptor，负责接管客户方申请并返回申请后果
而客户端和服务器端所共有的组件包含：
- RpcProtocol，负责网络传输协定的编码和解码
- RpcChannel，负责建设和保护网络数据传输通道
这样，咱们对一个典型 RPC 架构中的根本构造和组件就有了残缺的理解。那么，如果咱们想要实现这个架构，须要构建怎么的技术体系呢？
RPC 架构的技术体系
咱们都晓得，架构是一种设计上的思维和办法，明确了它的根本构造和组成部分之后，咱们就能够进一步梳理想要实现 RPC 架构的技术体系，包含网络通信、序列化、传输协定和近程调用。
网络通信
咱们先来看网络通信。网络通信的涉及面很广，对于 RPC 架构而言，一方面咱们会重点关注性能，所以势必要思考基于 TCP 等特定协定的网络连接形式和 IO 模型；另一方面，咱们也须要思考可靠性，因为这样能力确保近程调用过程的稳固。
好，上面咱们就具体来看看。
首先是性能问题。一般来说，基于 TCP 协定的网络连接有两种根本形式：长连贯和短连贯。长连贯和短连贯的本质区别是连贯的创立和敞开策略，长连贯能够复用现有连贯，而短连贯则可能更快地开释资源。这两者自身各有利弊，而在 RPC 框架的实现过程中，思考到性能和服务治理等因素，咱们通常是应用长连贯进行通信，典型的实现框架就是 Dubbo。
而对于 IO 模型，最简略、最根底的网络 IO 模型就是阻塞式 IO，即 BIO（Blocking IO）。BIO 要求客户端申请数与服务端线程数一一对应，然而显然，因为线程的创立须要耗费系统资源，在分布式系统中，服务端能够创立的线程数将会成为零碎的瓶颈。
因而，在 RPC 架构中，咱们通常都会应用非阻塞 IO，即 NIO（Non-blocking IO）技术来提供性能。基于 NIO 模式下的多路复用机制，创立多数的线程就能对大量申请进行高效的响应。
而后是针对可靠性问题，因为存在网络闪断、超时等与网络状态相干的不稳定性因素，以及业务零碎自身的故障，网络之间的通信就必须在产生上述问题时可能疾速感知并修复。常见的网络通信保障伎俩，包含链路有效性检测及断线之后的重连解决等。这些机制都比拟常见，也不是咱们探讨的重点，这里就不做具体开展了。
序列化
而如果咱们想要在网络上传输数据，就须要用到数据序列化技术了。
目前业界成熟的序列化工具曾经有很多，常见的 XML 和 JSON 就是文本类序列化形式的代表，它们能够让数据以开发人员可读的形式进行传输。还有一种基于二进制实现的计划，包含 Google 的 Protocol Buffer 和 Facebook 的 Thrift。
那么，咱们在抉择序列化工具时，应该思考什么呢？一个要害指标就是性能。
性能指标次要包含空间复杂度、工夫复杂度以及 CPU/ 内存资源占用等。我在下表列举了目前支流的一些序列化技术，供你参考：
能够看到，在工夫维度上，Alibaba 的 fastjson 具备肯定劣势；而从空间维度上看，相较其余技术，你能够优先选择 Protocol Buffer。
传输协定
咱们晓得，凡是波及通过网络来传输数据，就肯定要采纳某种传输协定。在 ISO/OSI 的 7 层网络模型中，RPC 架构的设计和实现通常会波及传输层及以上各个档次的相干协定，咱们所相熟的 TCP 协定就属于传输层，而 HTTP 协定则位于应用层。
无论是采纳 7 层网络模型中的哪一层，在网络申请过程中，数据都是以音讯的模式进行传递。而音讯的组成是有肯定构造的，音讯头和音讯体形成了所传输音讯的主体，其中音讯体示意须要传输的业务数据，而音讯头用于进行传输管制。
能够看到，每个档次都从下层获得数据，加上音讯头信息造成新的音讯体，并将新的消息传递给下一档次。通过对音讯头和音讯体进行扩大，咱们就能够实现私有化的传输协定。
这也是大部分 RPC 框架外部所采纳的实现形式，这样做的次要目标是对私有协定进行精简，从而晋升性能。另外，出于扩展性的思考，具备高度定制化的公有协定也比公共协定更加容易实现扩大。这方面的典型示例还是 Dubbo 框架，它提供了齐全自定义的 Dubbo 协定。
近程调用
明确了网络通信的根本形式、序列化伎俩以及所采纳的传输协定之后，咱们就能够发动真正的近程调用了。RPC 实质也是一种服务调用，而服务调用存在两种根本形式，即单向（One Way）模式和申请应答（Request-Response）模式，前者体现为异步操作，后者个别执行同步操作。
首先咱们要晓得，同步调用会造成业务线程阻塞，但开发和治理会绝对简略。这是为什么呢？咱们先来看一下同步调用的时序图：
从中能够看到，服务线程发送申请到 IO 线程之后，就始终处于期待阶段，直到 IO 线程实现与网络的读写操作之后，才会被被动唤醒。
而应用异步调用的目标就在于获取高性能。在实现异步调用过程中，咱们通常都会应用到 Java 中所提供的 Future 机制。Future 调用能够进一步细分成两种模式，Future-Get 模式和 Future-Listener 模式。Future-Get 模式参考下图：
能够看到在这种模式下，服务线程通过被动 get 后果的形式获取 Future 后果，而这个 get 过程是串行的，会造成执行 get 办法的线程造成阻塞。
Future-Listener 模式则不同，在 Future-Listener 模式中须要创立 Listener，当 Future 后果生成时会唤醒注册到该 Future 上的 Listener 对象，从而造成异步回调机制。
除了同步和异步调用之外，还存在并行（Parallel）调用和泛化（Generic）调用等调用办法，尽管也有其特定的利用场景，但对于 RPC 架构而言并不是支流的调用形式，这里就不具体开展了。
总结
能够说，RPC 是分布式系统中一项基础设施类的技术体系，凡是波及服务与服务之间的交互就须要应用到 RPC 架构。当你在应用一个分布式框架时，能够尝试用明天介绍的 RPC 架构的根本构造和技术体系进行剖析，从而加深对这项技术体系的了解。
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