RPC框架的原理

1.RPC框架的概念

RPC（Remote Procedure Call）–遠程過程調用，通過網路通信調用不同的服務，共同支撐一個軟體系統，微服務實現的基石技術。使用RPC可以解耦系統，方便維護，同時增加系統處理請求的能力。

上面是一個簡單的軟體系統結構，我們拆分出來用戶系統和訂單系統做為服務存在，讓不同的站點去調用。

只需要引入各個服務的介麵包，在代碼中調用RPC服務就跟調用本地方法一樣，我剛接觸到這種調用方式的時候頗為驚奇，我明明調用的就是java語言方法啊（已java為例，現在RPC框架一般都支持多語言），怎麼就調用了遠程的服務了呢？？

2.RPC框架的原理解析

最近自己寫了一個簡單的RPC框架KRPC，本文原理分析結合中代碼，均為該框架源碼 https://github.com/yangzhenkun/krpc

2.1 流程縱覽

如上圖所示，我將一個RPC調用流程概括為上圖中5個流程，左邊3個為客戶端流程，右邊兩個為服務端流程。

下面就各流程進行解析

2.2 客戶端調用

服務調用方在調用服務時，一般進行相關初始化，通過配置文件/配置中心 獲取服務端地址

用戶調用：

// 用戶服務介面public interface UserService { public User genericUser(Integer id,String name,Long phone);

}//調用方//服務初始化KRPC.init("D:\krpc\service\demo\conf\client.xml");
UserService service = ProxyFactory.create(UserService.class, "demo","demoService");
User user = service.genericUser(1, "yasin", 1888888888L);

一開始接觸RPC調用方法肯定就有疑惑，它不是一個介面嗎，直接調用應該沒啥效果啊，我也沒有引入實現包。

帶著這個疑惑，我們就進入下一個知識點，動態代理

2.3動態代理

動態代理這東西意如其名，它代理你幫你做事情。

上面我們不說道直接調用一個介面中的方法，並且沒有用該介面的實現類調用，那麼方法是怎麼生效的呢？

可以看到這個用戶服務這個service是由ProxyFactory代理工程創造的，在該ProxyFactory#create()方法中就跟一個代理處理器綁定在一起了

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

//構造請求request
Request request = new Request();
....

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

這個類實現了InvocationHandler介面（JDK提供的動態代理技術），每次去調用介面方法，最終都交由該handler進行處理。

這個環節一般會獲取方法的一些信息，例如方法名，方法參數類型，方法參數值，返回對象類型。

同時這個環節會提供序列化功能，一般的RPC網路傳輸使用TCP（哪怕使用HTTP）傳輸，這裡也要將這些參數進行封裝成我們定義的數據介面進行傳輸。

2.4網路傳輸

我們通過將方法參數進行處理後，就要使用發起網路請求，使用tcp傳輸的就利用socket通信進行傳輸，這一塊我開源項目中使用的同步堵塞的方案進行請求，也可以使用一些非堵塞方案進行請求，效率會更高一些。

2.5服務端數據接受

這一塊使用netty，可以快速一個高性能、高可靠的一個服務端。

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();
}

}

上面代碼是我項目中使用的服務端代碼。關於netty網上學習的資料很多，這裡也只是宏觀的講解RPC原理，就不展開。

2.6真實調用

服務端獲取客戶端請求的數據後， 調用請求中的方法，方法參數值，通過反射調用真實的方法，獲取其返回值，將其序列化封裝，通過netty進行數據返回，客戶端在接受數據並解析，這就完成了一次rpc請求調用的全過程。

method = clazz.getMethod(request.getMethodName(),requestParamTypes);
method.setAccessible(true);
result = method.invoke(service, requestParmsValues)

上面代碼片段為通過反射調用真實方法

2.7 服務端的動態載入

通過2.2到2.6的說明，一次RPC請求過程大致如此，但是一個RPC框架會有很多細節需要處理。

其實在一次請求調用前，服務端肯定要先啟動。

服務端作為一個容器，跟我們熟知的tomcat一樣，它可以動態的載入任何項目。所以在服務端啟動的時候，必須要進行一個動態載入的過程。在KRPC中，我使用了URLClassLoader動態載入一個指定路徑的jar包，任何業務服務的實現所依賴的jar包都可以放入該路徑中。

3.總結

一個RPC框架大致需要動態代理、序列化、網路請求、網路請求接受(netty實現)、動態載入、反射這些知識點。現在開源及各公司自己造的RPC框架層出不窮，唯有掌握原理是一勞永逸的。掌握原理最好的方法莫不是閱讀源碼，自己動手寫是最快的。

https://github.com/yangzhenkun/krpc

這是我最近開始寫的一個RPC框架，麻雀雖小五臟俱全，雖然這個框架我還在開發中（還有一些功能沒有完成），歡迎一起討論，star，這個框架中有很多地方可以改進的點。

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