RPC框架底层原理

1.RPC框架的概念

RPC (Remote Procedure Call) - 远程过程调用,通过网络通信调用不同的服务，共同支撑一个软件系统，微服务实现的基石技术。使用RPC可以解耦系统，方便维护，同时增加系统处理请求的能力。

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上面是一个简单的软件系统结构，我们拆分出来用户系统和订单系统做为服务存在，让不同的站点去调用。

只需要引入各个服务的接口包，在代码中调用RPC服务就跟调用本地方法一样，我刚接触到这种调用方式的时候颇为惊奇，我明明调用的就是java语言方法啊(已java为例，现在RPC框架一般都支持多语言) ,怎么就调用了远程的服务了呢? ?

2. RPC框架的原理解析

最近自己写了一个简单的RPC框架KRPC，本文原理分析结合中代码，均为该框架源码，RPC与RMI的区别看这篇文章《Java RMI和RPC的区别》。

2.1流程纵览

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如上图所示,我将一个RPC调用流程概括为上图中的5个流程,左边三个为客户端流程,右边三个为客户端流程,右边两个为服务端流程。

下面就各个流程进行进行解析

2.2客户端调用

服务调用方在调用服务时,一般会惊醒相关初始化,通过配置文件/配置中心获取服务端地址用户调用。

// 用户服务接口

public interface UserService {

public User genericUser(Integer id,String name,Long phone);

}


//调用方

//服务初始化

KRPC.init("D:\\krpc\\service\\demo\\conf\\client.xml");

UserService service = ProxyFactory.create(UserService.class, "demo","demoService");

User user = service.genericUser(1, "yasin", 1888888888L);

一开始接触RPC调用方法肯定就有疑惑,它不是一个接口吗,直接调用应该没啥效果啊,我也没有引入实现包。

带着这个疑惑,我们进入下一个知识点,动态代理。

2.3动态代理

动态代理这个东西顾名思义，他就是代理你做事情，动态代理看我的这篇文章《详解java三种代理模式》。

上面我们不说道直接调用一个接口中的方法，并且没有用该接口实现类调用，那么该方法是怎么生效的呢？

可以看到这个用户服务这个service是由ProxyFactory代理工程实现创造的，在该ProxyFacroty#create()方法中就跟一个代理处理器绑定在一起了。


@Override

public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable {

    //构造请求request

    Request request = new Request();

    ....

    return RequestHandler.request(serviceName, request,returnClass);

}

这个类实现了InvocationHandler接口(JDK提供的动态代理技术)，每次去调用接口方法，最终都交由该handler进行处理。

这个环节一般会获取方法的一些信息，例如方法名，方法参数类型，方法参数值，返回对象类型。

同时这个环节会提供序列化功能，一般的RPC网络传输使用TCP (哪怕使用HTTP) 传输，这里也要将这些参数进行封装成我们定义的数据接口进行传

输。

2.4网络传输

我们通过将方法参数进行处理后，就要使用发起网络请求，使用tcp传输的就利用socket通信进行传输，这一块我开源项目中使用的同步堵塞的方案进行请求，也可以使用一些非堵塞方案进行请求，效率会更高一些。

2.5服务数据接收

这一块使用netty,可以快速一个高性能,高可靠的服务端。


public class ServerHandler extends ChannelInboundHandlerAdapter {

@Override

public void channelRead(ChannelHandlerContext ctx, Object msg) throws Exception {

ByteBuf buf = (ByteBuf)msg;

byte[] bytes = new byte[buf.readableBytes()];

buf.readBytes(bytes);

byte[] responseBytes = RequestHandler.handler(bytes);

ByteBuf resbuf = ctx.alloc().buffer(responseBytes.length);

resbuf.writeBytes(responseBytes);

ctx.writeAndFlush(resbuf);

}

@Override

public void exceptionCaught(ChannelHandlerContext ctx, Throwable cause) throws Exception {

cause.printStackTrace();

ctx.close();

}

}

上面代码是我项目中使用的服务端代码。关于netty网上学习的资料很多，这里也只是宏观的讲解RPC原理，就不展开。

2.6真实调用

服务端获取客户端请求的数据后，调用请求中的方法，方法参数值，通过反射调用真实的方法，获取其返回值，将其序列化封装，通过netty进行数据返回，客户端在接受数据并解析，这就完成了一次rpc请求调用的全过程。


method = clazz.getMethod(request.getMethodName(),requestParamTypes);

method.setAccessible(true);

result = method.invoke(service, requestParmsValues)

上面代码片段为通过反射调用真实方法

2.7服务端的动态加载

通过2.2到2.6的说明，一次RPC请求过程大致如此，但是一个RPC框架会有很多细节需要处理。

其实在一次请求调用前，服务端肯定要先启动。

服务端作为一个容器，跟我们熟知的tomcat一样，它可以动态的加载任何项目。所以在服务端启动的时候，必须要进行一个动态加载的过程。

在KRPC中，我使用了URLClassLoader动态加载一个指定路径的jar包，任何业务服务的实现所依赖的jar包都可以放入该路径中。

3.总结

一个RPC框架大致需要动态代理、序列化、网络请求、网络请求接受(netty实现)、动态加载、反射这些知识点。现在开源及各公司自己造的RPC框架层出不穷，唯有掌握原理是一劳永逸的。