重复造轮子系列：分布式rpc框架设计_00

Posted 2020-12-17 zhangshoulei

摘要：

本文介绍了分布式框架的简单实现，说明了自己的设计思路，以及RPC的一些具体细节。在文末，贴出一些关于rpc的资料。

0x00:什么是RPC

wiki给出的定义如下：In distributed computing, a remote procedure call (RPC) is when a computer program causes a procedure (subroutine) to execute in a different address space (commonly on another computer on a shared network), which is coded as if it were a normal (local) procedure call, without the programmer explicitly coding the details for the remote interaction.也就是说rpc实际上是这样的一项技术，他使得开发人员能够像调用本地方法一样的调用远程方法。使得我们可以完全解耦服务端和客户端。随着计算资源和网络资源的进步，RPC可以说会变得越来越流行。在我刚开始接触RPC时，我一直在想，既然是远程方法调用，我们之前对于网络服务的获取，不是可以通过http来获取么，随着对于RPC的学习，我发现这两者其实并不冲突，只不过应用的场景不同罢了。可以简单的这么理解，http和rpc作为交通工具，各自有着不同的使用场景，尽管去某个目的地，可能自行车和汽车都能到达，但是我们还是会根据路况和路程来综合考量我们的选择。

0x01:从功能倒推实现

既然我们想设计这样的一款框架，他能够替我们屏蔽掉所有的RPC实现细节，让我们感觉起来就像在使用本地方法调用，那么最终的接口应该看起来像这样的：

(remote-call service-name service-paras)

这样的封装使得客户端丝毫感受不到远程服务的存在，这也就屏蔽掉了RPC的细节，使得客户端能够完全聚焦于业务逻辑，而不用去关心网络通信，服务发现等的问题。但我们知道，计算机编程不是魔法，并不是随便念两句咒语就能真的指挥计算机完成我们想做的事情，框架所做的，只不过是把细节都屏蔽掉了而已。作为框架的实现者，我们需要负责实现这些细节。下面就让我们来分模块的来分析RPC都需要有哪些功能。

• 服务主机的选取：既然服务是在远程主机上实现的，而客户端又不关心具体那台主机为我们实现了这些服务。因此我们需要有一个模块来为我们完成服务主机的选取。我们的服务又想构建成分布式的，那么势必还牵扯到服务主机选择的一些算法。服务选择模块为我们提供这样的功能:

(host,port) = (service-choose service choosen-algs)

• 网络通信部分：在服务端和客户端，涉及到的网络传输就是将客户端的请求服务信息传输到服务端，然后再服务端完成调用，再将结果返回。这样看起来，特别想http的应答响应式服务。仿照JavaEE的httpservlet协议，我们也定义我们的Rpc protocal。将request封装成rpcRequest，将服务器的应答response封装成rpcResponse。同时既然涉及到网路传输，由于网络只能传输字节流，我们肯定还得涉及到对象序列化技术。这样网络部分我们就设计完毕了。
• 服务的具体实现，由于我们选用的java实现，而服务是在服务端完成的。因此我们可以使用java的反射技术来为我们完成服务的具体执行过程。同时，我们还涉及到服务中java对象的具体管理，因此我们选用sping的IoC来为我们自动管理这些服务对象。

这样分析完毕，大致框架基本上清楚了，我们再通过几张图来具体的说明：

首先我们来看一下著名的RPC框架Dubbo的模块图：

我们依次来说下这些模块和我们上面剖析的具体对应：

Provider和Container具体对应我们上面所说的服务具体实现部分，Registry对应我们所说的服务主机的选取模块，而网络服务模块，架构中并没有直接体现，但是肯定是发生在invoke和notify之间。对于这样网络服务软件，我们不妨分层看一下其结构，这样能更清晰的把握整个工作流程。

可以看到整个层次还是非常清晰的，在应用层，我们只能看到看到rpc协议的封装。遵循我们软件设计中的分层原则。

具体技术选型

首先对于网络连接，我们选择netty框架，因为netty的网络连接是非阻塞的，而且为我们的网络编程提供了非常好的抽象。使得我们只需要关注应用层的协议涉及即可。序列化选择Protostuff框架。他为我们提供了非常强大高效的序列化工具。由于我们想将该框架设计成分布式的，我们选择ZooKeeper来为我们管理集群，提供分布式服务。最后，服务端服务对象的自动管理，我们采用sping，该框架的IoC容器为我们提供了非常强大的自动化对象管理功能。

引用&参考资料：

一个轻量级分布式RPC框架--NettyRpc

轻量级分布式 RPC 框架

Dubbo官网

what is rpc:wiki

remote procedure call: Dave Marshall