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7天用Go动手写/从零实现RPC框架GeeRPC

互联网 diligentman 1周前 (10-16) 9次浏览

7天用Go动手写/从零实现RPC框架GeeRPC

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  • 第一天 – 服务端与消息编码 | Code
  • 第二天 – 支持并发与异步的客户端 | Code
  • 第三天 – 服务注册(service register) | Code
  • 第四天 – 超时处理(timeout) | Code
  • 第五天 – 支持HTTP协议 | Code
  • 第六天 – 负载均衡(load balance) | Code
  • 第七天 – 服务发现与注册中心(registry) | Code

1 谈谈 RPC 框架

RPC(Remote Procedure Call,远程过程调用)是一种计算机通信协议,允许调用不同进程空间的程序。RPC 的客户端和服务器可以在一台机器上,也可以在不同的机器上。程序员使用时,就像调用本地程序一样,无需关注内部的实现细节。

不同的应用程序之间的通信方式有很多,比如浏览器和服务器之间广泛使用的基于 HTTP 协议的 Restful API。与 RPC 相比,Restful API 有相对统一的标准,因而更通用,兼容性更好,支持不同的语言。HTTP 协议是基于文本的,一般具备更好的可读性。但是缺点也很明显:

  • Restful 接口需要额外的定义,无论是客户端还是服务端,都需要额外的代码来处理,而 RPC 调用则更接近于直接调用。
  • 基于 HTTP 协议的 Restful 报文冗余,承载了过多的无效信息,而 RPC 通常使用自定义的协议格式,减少冗余报文。
  • RPC 可以采用更高效的序列化协议,将文本转为二进制传输,获得更高的性能。
  • 因为 RPC 的灵活性,所以更容易扩展和集成诸如注册中心、负载均衡等功能。

2 RPC 框架需要解决什么问题

RPC 框架需要解决什么问题?或者我们换一个问题,为什么需要 RPC 框架?

我们可以想象下两台机器上,两个应用程序之间需要通信,那么首先,需要确定采用的传输协议是什么?如果这个两个应用程序位于不同的机器,那么一般会选择 TCP 协议或者 HTTP 协议;那如果两个应用程序位于相同的机器,也可以选择 Unix Socket 协议。传输协议确定之后,还需要确定报文的编码格式,比如采用最常用的 JSON 或者 XML,那如果报文比较大,还可能会选择 protobuf 等其他的编码方式,甚至编码之后,再进行压缩。接收端获取报文则需要相反的过程,先解压再解码。

解决了传输协议和报文编码的问题,接下来还需要解决一系列的可用性问题,例如,连接超时了怎么办?是否支持异步请求和并发?

如果服务端的实例很多,客户端并不关心这些实例的地址和部署位置,只关心自己能否获取到期待的结果,那就引出了注册中心(registry)和负载均衡(load balance)的问题。简单地说,即客户端和服务端互相不感知对方的存在,服务端启动时将自己注册到注册中心,客户端调用时,从注册中心获取到所有可用的实例,选择一个来调用。这样服务端和客户端只需要感知注册中心的存在就够了。注册中心通常还需要实现服务动态添加、删除,使用心跳确保服务处于可用状态等功能。

再进一步,假设服务端是不同的团队提供的,如果没有统一的 RPC 框架,各个团队的服务提供方就需要各自实现一套消息编解码、连接池、收发线程、超时处理等“业务之外”的重复技术劳动,造成整体的低效。因此,“业务之外”的这部分公共的能力,即是 RPC 框架所需要具备的能力。

3 关于 GeeRPC

Go 语言广泛地应用于云计算和微服务,成熟的 RPC 框架和微服务框架汗牛充栋。grpcrpcxgo-micro 等都是非常成熟的框架。一般而言,RPC 是微服务框架的一个子集,微服务框架可以自己实现 RPC 部分,当然,也可以选择不同的 RPC 框架作为通信基座。

考虑性能和功能,上述成熟的框架代码量都比较庞大,而且通常和第三方库,例如 protobufetcdzookeeper 等有比较深的耦合,难以直观地窥视框架的本质。GeeRPC 的目的是以最少的代码,实现 RPC 框架中最为重要的部分,帮助大家理解 RPC 框架在设计时需要考虑什么。代码简洁是第一位的,功能是第二位的。

因此,GeeRPC 选择从零实现 Go 语言官方的标准库 net/rpc,并在此基础上,新增了协议交换(protocol exchange)、注册中心(registry)、服务发现(service discovery)、负载均衡(load balance)、超时处理(timeout processing)等特性。分七天完成,最终代码约 1000 行。

附 推荐阅读

  • Go 语言简明教程
  • Go 语言笔试面试题

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