rpc的正确打开方式|读懂Go原生net/rpc包
前言
最近在阅读字节跳动开源RPC框架Kitex的源码,分析了如何借助命令行,由一个IDL文件,生成client
和server
的脚手架代码,也分析了Kitex的日志组件klog。当然Kitex还有许多其他组件:服务注册、发现、负载均衡、熔断、限流等等,后续我也会继续分析。
我希望借助这篇文章,用尽可能少的语言,配合分析Go原生net/rpc
包的部分核心代码,帮助你贯通RPC的知识,梳理RPC的运作流程,让你对RPC有一个比较全面的认识。
以此为基础,将有助于你在阅读其他开源RPC框架源码时,对比发掘开源RPC框架具体做了哪些提高。
RPC的流程
远程过程调用 (Remote Procedure Call,RPC) 是一种计算机通信协议。允许运行在一台计算机的程序调用另一个地址空间的子程序(一般是开放网络中的一台计算机),而程序员就像调用调用本地程序一样,无需额外做交互编程。
假设你要调用一个Add(a int, b int) int
方法,实现求和功能,但是这个方法部署在另一台机器上,该如何调用?
这就是一次RPC的流程,甚至和HTTP请求/响应流程很像,眼下我先侧重于介绍RPC的概念,以后会介绍其与HTTP的区别。
并且这里暂时没有涉及所谓的服务注册、发现、负载均衡、熔断、限流等字眼,这些都是一个成熟的RPC框架应该具备的功能组件,用于确保一个RPC框架的高可用,但是却不是一个RPC框架所必需的。
RPC协议本质上定义了一种通信的流程,而具体的实现技术是没有约束的,每一种RPC框架都有自己的实现方式,比如你可以规定自己的RPC请求/响应包含消息头和消息体,使用gob/json/pb/thrift
来序列化/反序列化消息内容,使用socket/http2
进行网络通信,只要client
和server
消息的发送和解析能对应即可。希望读者仔细体会——“约定”这个概念,这将贯穿始终。
分析net/rpc
先讲解一下流程图中的序列化和网络传输部分,这是RPC的核心。
消息编码/解码(序列化)
上面的RPC通信流程图,其中很重要的一环就是消息的编解码,消息只有序列化之后,才能高效地参与网络传输。通过实现上图net/rpc
包定义的接口,可以指定使用的编解码方式,比如net/rpc
包默认使用了gob
二进制编码:
服务端负责序列化的结构gobServerCodec
的实现了ServerCodec
接口,服务端需要编解码消息的地方,都会调用gobServerCodec
的对应方法(客户端也是类似的实现,也是一样使用gob
编解码)。
消息的网络传输
消息序列化之后,是需要用于网络传输的,涉及到客户端与服务端的通信方式。
这是服务端的接受链接的逻辑,和大部分网络应用相同,server
监听了一个ip:port
,然后accept
一个连接之后,会开启一个go
协程处理请求与响应。
这是客户端发起请求的方式,也印证了socket
网络编程的通信模型。
理解了RPC的各个流程之后,就能梳理清楚RPC框架的各种组件是作用在哪个层面的,例如Kitex的网络库netpoll
,虽然我未曾看过其源码实现,但是有理由猜测其是在网络通信/传输部分做了提高。
Server端的设计
这是service
的结构,可以看到一个服务通过Map
可以绑定多个名称的方法,提供调用,且对应service
需要提前注册到服务端,这样在客户端请求达到时才能准确调用。
服务注册主要参数是serviceName
和service
实体。
reflect.xxx()
:主要的工作就是通过反射的机制,解析所绑定的服务的名称、类型等。
suitableMethods()
:解析一个service
绑定的所有method
。
serviceMap.LoadOrStore()
:将service
注册到服务端server
的Map,如下是Server
的结构:
Client端的设计
这是Client
的结构:
codec
:编解码的具体实现。seq
:RPC的序列号,每发起一个就计数增加,加入Map,且完成或失败后从Map中移除。pending
:配合seq
工作的Map。
这是客户端具体发起一次RPC请求的过程,当然一次具体的RPC请求可以是同步的,也可以是异步的:
client.Go()
是异步的。client.Call()
是同步的,且其内部就是调用了client.Go()
,但是因为其调用之后,在调用完成之前,会被阻塞在chan
上,因此后续的RPC请求必须等待发送。
小结
到此为止我们粗浅的分析了net/rpc
的一些核心源码,借此梳理了RPC的工作流程,主要包括:
- RPC的编解码(序列化)协议选择
- RPC的网络通信/传输模型(Socket编程)
- RPC的请求发起/响应接受(同步/异步)
RPC的功能组件
一个成熟的RPC框架只实现基本的通信功能是不够的,否则它将十分的脆弱,没有任何应对服务宕机的能力,在高并发场景下也难堪重任,因此需要增加很多的功能组件来提高服务的可靠性:
- 超时控制|请求重试|负载均衡|熔断器|限流器|日志|监控|链路追踪|...
(Go原生net/rpc
包也有很多提高可靠性的设计,本文没有过多展开)
结束语
这篇文章,我借助Go原生net/rpc
包的部分核心源码,梳理了RPC的工作流程,试图帮助你建立RPC的全局观念,希望你明白,RPC框架是对RPC通信流程的具体实现,每一个框架为提高自身的可靠性,又延伸出了多种功能组件。
后续的文章我也将继续分析字节跳动开源RPC框架Kitex的核心组件源码,共勉。
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