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akka(一)——PRC框架

akka简介

Akka 是一个用 Scala 编写的库,用于在 JVM 平台上简化编写具有可容错的、高可伸缩性的 Java 和 Scala 的 Actor 模型应用,其同时提供了Java 和 Scala 的开发接口。实现了RPC框架。

Akka 提供:

  • 不使用原子或锁之类的低级并发构造的多线程行为,甚至可以避免你考虑内存可见性问题。
  • 系统及其组件之间的透明远程通信,使你不再编写和维护困难的网络代码。
  • 一个集群的、高可用的体系结构,具有弹性、可按需扩展性,使你能够提供真正的反应式系统。

RPC框架

RPC 是什么?

RPC(Remote Procedure Call Protocol)远程过程调用协议。一个通俗的描述是:客户端在不知道调用细节的情况下,调用存在于远程计算机上的某个对象,就像调用本地应用程序中的对象一样。比较正式的描述是:一种通过网络从远程计算机程序上请求服务,而不需要了解底层网络技术的协议。那么我们至少从这样的描述中挖掘出几个要点:

RPC是协议:既然是协议就只是一套规范,那么就需要有人遵循这套规范来进行实现。目前典型的RPC实现包括:Dubbo、Thrift、GRPC、Hetty等。这里要说明一下,目前技术的发展趋势来看,实现了RPC协议的应用工具往往都会附加其他重要功能,例如Dubbo还包括了服务治等功能。

网络协议和网络IO模型对其透明:既然RPC的客户端认为自己是在调用本地对象。那么传输层使用的是TCP/UDP还是HTTP协议,又或者是一些其他的网络协议它就不需要关心了。既然网络协议对其透明,那么调用过程中,使用的是哪一种网络IO模型调用者也不需要关心。

信息格式对其透明:我们知道在本地应用程序中,对于某个对象的调用需要传递一些参数,并且会返回一个调用结果。至于被调用的对象内部是如何使用这些参数,并计算出处理结果的,调用方是不需要关心的。那么对于远程调用来说,这些参数会以某种信息格式传递给网络上的另外一台计算机,这个信息格式是怎样构成的,调用方是不需要关心的。

应该有跨语言能力:为什么这样说呢?因为调用方实际上也不清楚远程服务器的应用程序是使用什么语言运行的。那么对于调用方来说,无论服务器方使用的是什么语言,本次调用都应该成功,并且返回值也应该按照调用方程序语言所能理解的形式进行描述。

所以,RPC的作用主要体现在这两个方面:

  • 屏蔽远程调用跟本地调用的区别,让我们感觉就是调用项目内的方法;
  • 隐藏底层网络通信的复杂性,让我们更专注于业务逻辑。

RPC 框架基本架构

下面我们通过一幅图来说说 RPC 框架的基本架构

RPC 框架包含三个最重要的组件,分别是客户端、服务端和注册中心。在一次 RPC 调用流程中,这三个组件是这样交互的:

  • 服务端在启动后,会将它提供的服务列表发布到注册中心,客户端向注册中心订阅服务地址;
  • 客户端会通过本地代理模块 Proxy 调用服务端,Proxy 模块收到负责将方法、参数等数据转化成网络字节流;
  • 客户端从服务列表中选取其中一个的服务地址,并将数据通过网络发送给服务端;
  • 服务端接收到数据后进行解码,得到请求信息;
  • 服务端根据解码后的请求信息调用对应的服务,然后将调用结果返回给客户端。

RPC 框架通信流程以及涉及到的角色

从上面这张图中,可以看见 RPC 框架一般有这些组件:服务治理(注册发现)、负载均衡、容错、序列化/反序列化、编解码、网络传输、线程池、动态代理等角色,当然有的RPC框架还会有连接池、日志、安全等角色。

具体调用过程

  1. 服务消费方(client)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、参数等封装成能够进行网络传输的消息体
  3. client stub 将消息进行编码并发送到服务端
  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 将返回导入结果进行编码并发送至消费方
  8. client stub 接收到消息并进行解码
  9. 服务消费方(client)得到结果

RPC 消息协议

RPC调用过程中需要将参数编组为消息进行发送,接收方需要解组消息为参数,过程处理结果同样需要经编组、解组。消息由哪些部分构成及消息的表示形式就构成了消息协议。
RPC调用过程中采用的消息协议称为RPC消息协议。

参考文章

如何手撸一个较为完整的RPC框架 - 掘金 (juejin.cn)