RPC

一、什么叫RPC

RPC是指远程过程调用，也就是说两台服务器A，B，一个应用部署在A服务器上，想要调用B服务器上应用提供的函数/方法，由于不在一个内存空间，不能直接调用，需要通过网络来表达调用的语义和传达调用的数据。比如说，一个方法可能是这样定义的： 
Employee  getEmployeeByName(String fullName)那么：

1.首先，要解决通讯的问题，主要是通过在客户端和服务器之间建立TCP连接，远程过程调用的所有交换的数据都在这个连接里传输。连接可以是按需连接，调用结束后就断掉，也可以是长连接，多个远程过程调用共享同一个连接。

2.第二，要解决寻址的问题，也就是说，A服务器上的应用怎么告诉底层的RPC框架，如何连接到B服务器（如主机或IP地址）以及特定的端口，方法的名称名称是什么，这样才能完成调用。比如基于Web服务协议栈的RPC，就要提供一个endpoint URI，或者是从UDDI服务上查找。如果是RMI调用的话，还需要一个RMI Registry来注册服务的地址。3.第三，当A服务器上的应用发起远程过程调用时，方法的参数需要通过底层的网络协议如TCP传递到B服务器，由于网络协议是基于二进制的，内存中的参数的值要序列化成二进制的形式，也就是序列化（Serialize）或编组（marshal），通过寻址和传输将序列化的二进制发送给B服务器。

4.第四，B服务器收到请求后，需要对参数进行反序列化（序列化的逆操作），恢复为内存中的表达方式，然后找到对应的方法（寻址的一部分）进行本地调用，然后得到返回值。

5.第五，返回值还要发送回服务器A上的应用，也要经过序列化的方式发送，服务器A接到后，再反序列化，恢复为内存中的表达方式，交给A服务器上的应用

二、为什么RPC呢？

  就是无法在一个进程内，甚至一个计算机内通过本地调用的方式完成的需求，比如不同的系统间的通讯，甚至不同的组织间的通讯。由于计算能力需要横向扩展，需要在多台机器组成的集群上部署应用，RPC的协议有很多，比如最早的CORBA，Java RMI，Web Service的RPC风格，Hessian，Thrift，甚至Rest API。关于Netty而Netty框架不局限于RPC，更多的是作为一种网络协议的实现框架，比如HTTP，由于RPC需要高效的网络通信，就可能选择以Netty作为基础。除了网络通信，RPC还需要有比较高效的序列化框架，以及一种寻址方式。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。大体上来说，Netty就是提供一种事件驱动的，责任链式（也可以说是流水线）的网络协议实现方式。网络协议包含很多层次，很多部分组成，如传输层协议，编码解码，压缩解压，身份认证，加密解密，请求的处理逻辑，怎么能够更好的复用，扩展，业界通用的方法就是责任链，一个请求应答网络交互通常包含两条链，一条链（Upstream）是从传输层，经过一系列步骤，如身份认证，解密，日志，流控，最后到达业务层，一条链（DownStream）是业务层返回后，又经过一系列步骤，如加密等，又回到传输层。

三、RPC框架原理

在RPC框架中主要有三个角色：Provider、Consumer和Registry。如下图所示： 

节点角色说明： 
* Server: 暴露服务的服务提供方。 
* Client: 调用远程服务的服务消费方。 
* Registry: 服务注册与发现的注册中心。

四、RPC调用流程

RPC基本流程图： 

一次完整的RPC调用流程（同步调用，异步另说）如下： 
1）服务消费方（client）调用以本地调用方式调用服务； 
2）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； 
3）client stub找到服务地址，并将消息发送到服务端； 
4）server stub收到消息后进行解码； 
5）server stub根据解码结果调用本地的服务； 
6）本地服务执行并将结果返回给server stub； 
7）server stub将返回结果打包成消息并发送至消费方； 
8）client stub接收到消息，并进行解码； 
9）服务消费方得到最终结果。

RPC框架的目标就是要2~8这些步骤都封装起来，让用户对这些细节透明。

五、服务注册&发现

 
服务提供者启动后主动向注册中心注册机器ip、port以及提供的服务列表； 
服务消费者启动时向注册中心获取服务提供方地址列表，可实现软负载均衡和Failover；

六、使用到的技术

1、动态代理 
生成 client stub和server stub需要用到 Java 动态代理技术 ，我们可以使用JDK原生的动态代理机制，可以使用一些开源字节码工具框架 如：CgLib、Javassist等。

2、序列化 
为了能在网络上传输和接收 Java对象，我们需要对它进行 序列化和反序列化操作。 
* 序列化：将Java对象转换成byte[]的过程，也就是编码的过程； 
* 反序列化：将byte[]转换成Java对象的过程；

可以使用Java原生的序列化机制，但是效率非常低，推荐使用一些开源的、成熟的序列化技术，例如：protobuf、Thrift、hessian、Kryo、Msgpack

关于序列化工具性能比较可以参考：jvm-serializers

3、NIO 
当前很多RPC框架都直接基于netty这一IO通信框架，比如阿里巴巴的HSF、dubbo，Hadoop Avro，推荐使用Netty 作为底层通信框架。

4、服务注册中心 
可选技术： 
* Redis 
* Zookeeper 
* Consul 
* Etcd