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clientserver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clientserver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serviceNameservice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serverMap,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。
  • seqRPC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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