分布式理论、架构设计学习:分布式架构网络通信基本原理及RPC
1. 基本原理
要实现网络机器间的通讯,首先得来看看计算机系统网络通信的基本原理,在底层层面去看,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tcp、udp等等
,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。
2. RPC介绍
RPC全称为remote procedure call,即远程过程调用。
借助RPC可以做到像本地调用一样调用远程服务,是一种进程间的通信方式
比如两台服务器A和B,A服务器上部署一个应用,B服务器上部署一个应用,A服务器上的应用想调用B服务器上的应用提供的方法,由于两个应用不在一个内存空间,不能直接调用,所以需要通过网络来表达调用的语义和传达调用的数据。
需要注意的是RPC并不是一个具体的技术,而是指整个网络远程调用过程。
3. RPC架构
一个完整的RPC架构里面包含了四个核心的组件
,分别是Client,Client Stub,Server以及Server Stub
,这个Stub可以理解为存根。
- 客户端(Client),服务的调用方。
- 客户端存根(Client Stub),存放服务端的地址消息,再将客户端的请求参数打包成网络消息,然后通过网络远程发送给服务方。
- 服务端(Server),真正的服务提供者。
- 服务端存根(Server Stub),接收客户端发送过来的消息,将消息解包,并调用本地的方法。
4. RPC 调用过程
- 流程图
- 客户端(client)以本地调用方式(即以接口的方式)调用服务;
- 客户端存根(client stub)接收到调用后,负责将方法、参数等组装成能够进行网络传输的消息体(将消息体对象序列化为二进制);
- 客户端通过sockets将消息发送到服务端;
- 服务端存根( server stub)收到消息后进行解码(将消息对象反序列化);
- 服务端存根( server stub)根据解码结果调用本地的服务;
- 本地服务执行并将结果返回给服务端存根( server stub);
- 服务端存根( server stub)将返回结果打包成消息(将结果消息对象序列化);
- 服务端(server)通过sockets将消息发送到客户端;
- 客户端存根(client stub)接收到结果消息,并进行解码(将结果消息发序列化);
- 客户端(client)得到最终结果。
RPC的目标是要把2、3、4 和 7、8、9这些步骤都封装起来。
注意:无论是何种类型的数据,最终都需要转换成二进制流在网络上进行传输,数据的发送方需要将对象转换为二进制流,而数据的接收方则需要把二进制流再恢复为对象。
在java中RPC框架比较多,常见的有Hessian、gRPC、Thrift、HSF (High Speed Service Framework)、Dubbo等,其实对于RPC框架而言,核心模块就是通讯和序列化