Interviewer fragen gerne:
Heute sprechen wir über „RPC-Implementierungsprinzipien“ (andere verwandte Themen zum Entwerfen einer XX-Serie wurden auf Knowledge Planet veröffentlicht)Also zunächst einmal klären wir eine Frage: Was ist mit RPC?
RPC ist die Abkürzung für Remote Procedure Call, also Remote Procedure Call.
RPC ist ein Computerkommunikationsprotokoll. Dieses Protokoll ermöglicht es einem Programm, das auf einem Computer läuft, eine Unterroutine auf einem anderen Computer aufzurufen, ohne dass der Entwickler diese Interaktion zusätzlich programmieren muss.
Es ist erwähnenswert, dass, wenn zwei oder mehr Anwendungen auf verschiedenen Servern verteilt sind, die Aufrufe zwischen ihnen wie lokale Methodenaufrufe sind. Lassen Sie uns als Nächstes analysieren, was bei einem RPC-Aufruf passiert.
Einige der in der Branche heute populäreren RPC-Frameworks, wie z. B. Dubbo, bieten einen schnittstellenbasierten Remote-Methodenaufruf, d. h. der Client muss nur die Definition kennen der Schnittstelle zum Aufrufen von Remote-Methoden. In Java können Schnittstellen keine Instanzmethoden direkt aufrufen, was bedeutet, dass der Client Proxy-Objekte für diese Schnittstellen generieren muss Wenn Sie ein Proxy-Objekt haben, wie werden die einzelnen Methoden aufgerufen? Wenn das vom dynamischen JDK-Proxy generierte Proxy-Objekt die angegebene Methode aufruft, führt es tatsächlich die im InvocationHandler definierte #invoke-Methode aus, in der der Remote-Methodenaufruf abgeschlossen und das Ergebnis abgerufen wird.
Rückblickend ist RPC ein Anruf zwischen zwei Computern. Bei der Netzwerkkommunikation müssen Serialisierung, Deserialisierung, Codierung und Decodierung usw. berücksichtigt werden Gleichzeitig werden die meisten Systeme in Clustern bereitgestellt, um die gleichen Dienste für die Außenwelt bereitzustellen. Wenn die Anzahl der Knoten im Cluster groß ist, ist die Verwaltung der Dienstadressen ebenfalls eine sehr umständliche Angelegenheit Ein üblicher Ansatz besteht darin, dass jeder Dienstknoten seine Adresse und die bereitgestellte Dienstliste bei einem Registrierungszentrum registriert und das Registrierungszentrum die Dienstliste auf einheitliche Weise verwaltet und dem Client einen neuen Job hinzufügt. – Das ist Diensterkennung, um es für Laien auszudrücken: Suchen Sie die Dienstliste, die der Remote-Methode im Registrierungszentrum entspricht, und wählen Sie daraus mithilfe einer bestimmten Strategie eine Dienstadresse aus, um die Netzwerkkommunikation abzuschließen.
Nach dem Chatten über den Client und das Registrierungscenter ist der Server natürlich eine weitere wichtige Aufgabe. Die wichtigste Aufgabe des Servers besteht darin, die tatsächliche Implementierung der Serviceschnittstelle bereitzustellen und die Netzwerkanforderung nach dem Abhören zu überwachen Die Anforderung wird vom Netzwerk gesendet. Die entsprechenden Parameter (z. B. Dienstschnittstelle, Methode, Anforderungsparameter usw.) werden aus der Anforderung abgerufen und dann basierend auf diesen Parametern die tatsächliche Implementierung der Schnittstelle durch Reflektion aufgerufen um das Ergebnis zu erhalten und in den entsprechenden Antwortstrom zu schreiben.
Zusammenfassend sieht ein grundlegender RPC-Aufrufprozess ungefähr wie folgt aus:
Server (Produzent)
Dienstschnittstelle:
In RPC, Produzenten und Konsumenten verfügen über eine gemeinsame Serviceschnittstellen-API. Definieren Sie wie folgt eine HelloService-Schnittstelle.
/**
* @Descrption 服务接口
***/
public interface HelloService {
String sayHello(String somebody);
}Service-Implementierung:
Der Produzent muss die Implementierung der Service-Schnittstelle bereitstellen und die HelloServiceImpl-Implementierungsklasse erstellen.
/**
* @Descrption 服务实现
***/
public class HelloServiceImpl implements HelloService {
@Override
public String sayHello(String somebody) {
return "hello " + somebody + "!";
}
}Dienstregistrierung:
Dieses Beispiel verwendet Spring zum Verwalten von Beans und verwendet benutzerdefiniertes XML und Parser, um die Dienstimplementierungsklasse in den Container zu laden (natürlich können auch benutzerdefinierte Anmerkungen verwendet werden, aber ich werde nicht näher darauf eingehen Weitere Informationen finden Sie hier.) Und registrieren Sie die Serviceschnittstelleninformationen im Registrierungscenter.
Passen Sie zunächst das XSD an:
<xsd:element name="service">
<xsd:complexType>
<xsd:complexContent>
<xsd:extension base="beans:identifiedType">
<xsd:attribute name="interface" type="xsd:string" use="required"/>
<xsd:attribute name="timeout" type="xsd:int" use="required"/>
<xsd:attribute name="serverPort" type="xsd:int" use="required"/>
<xsd:attribute name="ref" type="xsd:string" use="required"/>
<xsd:attribute name="weight" type="xsd:int" use="optional"/>
<xsd:attribute name="workerThreads" type="xsd:int" use="optional"/>
<xsd:attribute name="appKey" type="xsd:string" use="required"/>
<xsd:attribute name="groupName" type="xsd:string" use="optional"/>
</xsd:extension>
</xsd:complexContent>
</xsd:complexType>
</xsd:element>Geben Sie Schema bzw. XSD, Schema und die Zuordnung des entsprechenden Handlers an.
Schema:
http\://www.storm.com/schema/storm-service.xsd=META-INF/storm-service.xsd http\://www.storm.com/schema/storm-reference.xsd=META-INF/storm-reference.xsd
Handler:
http\://www.storm.com/schema/storm-service=com.hsunfkqm.storm.framework.spring.StormServiceNamespaceHandler http\://www.storm.com/schema/storm-reference=com.hsunfkqm.storm.framework.spring.StormRemoteReferenceNamespaceHandler
Legen Sie die geschriebene Datei in das META-INF-Verzeichnis unter Classpath:
在 Spring 配置文件中配置服务类：
<!-- 发布远程服务 -->
<bean id="helloService" class="com.hsunfkqm.storm.framework.test.HelloServiceImpl"/>
<storm:service id="helloServiceRegister"
interface="com.hsunfkqm.storm.framework.test.HelloService"
ref="helloService"
groupName="default"
weight="2"
appKey="ares"
workerThreads="100"
serverPort="8081"
timeout="600"/>编写对应的 Handler 和 Parser：
StormServiceNamespaceHandler：
import org.springframework.beans.factory.xml.NamespaceHandlerSupport;
/**
* @author 孙浩
* @Descrption 服务发布自定义标签
***/
public class StormServiceNamespaceHandler extends NamespaceHandlerSupport {
@Override
public void init() {
registerBeanDefinitionParser("service", new ProviderFactoryBeanDefinitionParser());
}
}ProviderFactoryBeanDefinitionParser：
protected Class getBeanClass(Element element) {
return ProviderFactoryBean.class;
}
protected void doParse(Element element, BeanDefinitionBuilder bean) {
try {
String serviceItf = element.getAttribute("interface");
String serverPort = element.getAttribute("serverPort");
String ref = element.getAttribute("ref");
// ....
bean.addPropertyValue("serverPort", Integer.parseInt(serverPort));
bean.addPropertyValue("serviceItf", Class.forName(serviceItf));
bean.addPropertyReference("serviceObject", ref);
//...
if (NumberUtils.isNumber(weight)) {
bean.addPropertyValue("weight", Integer.parseInt(weight));
}
//...
} catch (Exception e) {
// ...
}
}ProviderFactoryBean：
/**
* @Descrption 服务发布
***/
public class ProviderFactoryBean implements FactoryBean, InitializingBean {
//服务接口
private Class<?> serviceItf;
//服务实现
private Object serviceObject;
//服务端口
private String serverPort;
//服务超时时间
private long timeout;
//服务代理对象，暂时没有用到
private Object serviceProxyObject;
//服务提供者唯一标识
private String appKey;
//服务分组组名
private String groupName = "default";
//服务提供者权重，默认为 1 , 范围为 [1-100]
private int weight = 1;
//服务端线程数，默认 10 个线程
private int workerThreads = 10;
@Override
public Object getObject() throws Exception {
return serviceProxyObject;
}
@Override
public Class<?> getObjectType() {
return serviceItf;
}
@Override
public void afterPropertiesSet() throws Exception {
//启动 Netty 服务端
NettyServer.singleton().start(Integer.parseInt(serverPort));
//注册到 zk, 元数据注册中心
List<ProviderService> providerServiceList = buildProviderServiceInfos();
IRegisterCenter4Provider registerCenter4Provider = RegisterCenter.singleton();
registerCenter4Provider.registerProvider(providerServiceList);
}
}
//================RegisterCenter#registerProvider======================
@Override
public void registerProvider(final List<ProviderService> serviceMetaData) {
if (CollectionUtils.isEmpty(serviceMetaData)) {
return;
}
//连接 zk, 注册服务
synchronized (RegisterCenter.class) {
for (ProviderService provider : serviceMetaData) {
String serviceItfKey = provider.getServiceItf().getName();
List<ProviderService> providers = providerServiceMap.get(serviceItfKey);
if (providers == null) {
providers = Lists.newArrayList();
}
providers.add(provider);
providerServiceMap.put(serviceItfKey, providers);
}
if (zkClient == null) {
zkClient = new ZkClient(ZK_SERVICE, ZK_SESSION_TIME_OUT, ZK_CONNECTION_TIME_OUT, new SerializableSerializer());
}
//创建 ZK 命名空间/当前部署应用 APP 命名空间/
String APP_KEY = serviceMetaData.get(0).getAppKey();
String ZK_PATH = ROOT_PATH + "/" + APP_KEY;
boolean exist = zkClient.exists(ZK_PATH);
if (!exist) {
zkClient.createPersistent(ZK_PATH, true);
}
for (Map.Entry<String, List<ProviderService>> entry : providerServiceMap.entrySet()) {
//服务分组
String groupName = entry.getValue().get(0).getGroupName();
//创建服务提供者
String serviceNode = entry.getKey();
String servicePath = ZK_PATH + "/" + groupName + "/" + serviceNode + "/" + PROVIDER_TYPE;
exist = zkClient.exists(servicePath);
if (!exist) {
zkClient.createPersistent(servicePath, true);
}
//创建当前服务器节点
int serverPort = entry.getValue().get(0).getServerPort();//服务端口
int weight = entry.getValue().get(0).getWeight();//服务权重
int workerThreads = entry.getValue().get(0).getWorkerThreads();//服务工作线程
String localIp = IPHelper.localIp();
String currentServiceIpNode = servicePath + "/" + localIp + "|" + serverPort + "|" + weight + "|" + workerThreads + "|" + groupName;
exist = zkClient.exists(currentServiceIpNode);
if (!exist) {
//注意，这里创建的是临时节点
zkClient.createEphemeral(currentServiceIpNode);
}
//监听注册服务的变化，同时更新数据到本地缓存
zkClient.subscribeChildChanges(servicePath, new IZkChildListener() {
@Override
public void handleChildChange(String parentPath, List<String> currentChilds) throws Exception {
if (currentChilds == null) {
currentChilds = Lists.newArrayList();
}
//存活的服务 IP 列表
List<String> activityServiceIpList = Lists.newArrayList(Lists.transform(currentChilds, new Function<String, String>() {
@Override
public String apply(String input) {
return StringUtils.split(input, "|")[0];
}
}));
refreshActivityService(activityServiceIpList);
}
});
}
}
}至此服务实现类已被载入 Spring 容器中，且服务接口信息也注册到了注册中心。
网络通信：
作为生产者对外提供 RPC 服务，必须有一个网络程序来来监听请求和做出响应。在 Java 领域 Netty 是一款高性能的 NIO 通信框架，很多的框架的通信都是采用 Netty 来实现的，本例中也采用它当做通信服务器。
构建并启动 Netty 服务监听指定端口：
public void start(final int port) {
synchronized (NettyServer.class) {
if (bossGroup != null || workerGroup != null) {
return;
}
bossGroup = new NioEventLoopGroup();
workerGroup = new NioEventLoopGroup();
ServerBootstrap serverBootstrap = new ServerBootstrap();
serverBootstrap
.group(bossGroup, workerGroup)
.channel(NioServerSocketChannel.class)
.option(ChannelOption.SO_BACKLOG, 1024)
.childOption(ChannelOption.SO_KEEPALIVE, true)
.childOption(ChannelOption.TCP_NODELAY, true)
.handler(new LoggingHandler(LogLevel.INFO))
.childHandler(new ChannelInitializer<SocketChannel>() {
@Override
protected void initChannel(SocketChannel ch) throws Exception {
//注册解码器 NettyDecoderHandler
ch.pipeline().addLast(new NettyDecoderHandler(StormRequest.class, serializeType));
//注册编码器 NettyEncoderHandler
ch.pipeline().addLast(new NettyEncoderHandler(serializeType));
//注册服务端业务逻辑处理器 NettyServerInvokeHandler
ch.pipeline().addLast(new NettyServerInvokeHandler());
}
});
try {
channel = serverBootstrap.bind(port).sync().channel();
} catch (InterruptedException e) {
throw new RuntimeException(e);
}
}
}上面的代码中向 Netty 服务的 Pipeline 中添加了编解码和业务处理器，当接收到请求时，经过编解码后，真正处理业务的是业务处理器，即 NettyServerInvokeHandler，该处理器继承自 SimpleChannelInboundHandler，当数据读取完成将触发一个事件，并调用 NettyServerInvokeHandler#channelRead0 方法来处理请求。
@Override
protected void channelRead0(ChannelHandlerContext ctx, StormRequest request) throws Exception {
if (ctx.channel().isWritable()) {
//从服务调用对象里获取服务提供者信息
ProviderService metaDataModel = request.getProviderService();
long consumeTimeOut = request.getInvokeTimeout();
final String methodName = request.getInvokedMethodName();
//根据方法名称定位到具体某一个服务提供者
String serviceKey = metaDataModel.getServiceItf().getName();
//获取限流工具类
int workerThread = metaDataModel.getWorkerThreads();
Semaphore semaphore = serviceKeySemaphoreMap.get(serviceKey);
if (semaphore == null) {
synchronized (serviceKeySemaphoreMap) {
semaphore = serviceKeySemaphoreMap.get(serviceKey);
if (semaphore == null) {
semaphore = new Semaphore(workerThread);
serviceKeySemaphoreMap.put(serviceKey, semaphore);
}
}
}
//获取注册中心服务
IRegisterCenter4Provider registerCenter4Provider = RegisterCenter.singleton();
List<ProviderService> localProviderCaches = registerCenter4Provider.getProviderServiceMap().get(serviceKey);
Object result = null;
boolean acquire = false;
try {
ProviderService localProviderCache = Collections2.filter(localProviderCaches, new Predicate<ProviderService>() {
@Override
public boolean apply(ProviderService input) {
return StringUtils.equals(input.getServiceMethod().getName(), methodName);
}
}).iterator().next();
Object serviceObject = localProviderCache.getServiceObject();
//利用反射发起服务调用
Method method = localProviderCache.getServiceMethod();
//利用 semaphore 实现限流
acquire = semaphore.tryAcquire(consumeTimeOut, TimeUnit.MILLISECONDS);
if (acquire) {
result = method.invoke(serviceObject, request.getArgs());
//System.out.println("---------------"+result);
}
} catch (Exception e) {
System.out.println(JSON.toJSONString(localProviderCaches) + " " + methodName+" "+e.getMessage());
result = e;
} finally {
if (acquire) {
semaphore.release();
}
}
//根据服务调用结果组装调用返回对象
StormResponse response = new StormResponse();
response.setInvokeTimeout(consumeTimeOut);
response.setUniqueKey(request.getUniqueKey());
response.setResult(result);
//将服务调用返回对象回写到消费端
ctx.writeAndFlush(response);
} else {
logger.error("------------channel closed!---------------");
}
}此处还有部分细节如自定义的编解码器等，篇幅所限不在此详述，继承 MessageToByteEncoder 和 ByteToMessageDecoder 覆写对应的 encode 和 decode 方法即可自定义编解码器，使用到的序列化工具如 Hessian/Proto 等可参考对应的官方文档。
请求和响应包装：
为便于封装请求和响应，定义两个 bean 来表示请求和响应。
请求：
/**
* @author 孙浩
* @Descrption
***/
public class StormRequest implements Serializable {
private static final long serialVersionUID = -5196465012408804755L;
//UUID，唯一标识一次返回值
private String uniqueKey;
//服务提供者信息
private ProviderService providerService;
//调用的方法名称
private String invokedMethodName;
//传递参数
private Object[] args;
//消费端应用名
private String appName;
//消费请求超时时长
private long invokeTimeout;
// getter/setter
}响应：
/**
* @Descrption
***/
public class StormResponse implements Serializable {
private static final long serialVersionUID = 5785265307118147202L;
//UUID, 唯一标识一次返回值
private String uniqueKey;
//客户端指定的服务超时时间
private long invokeTimeout;
//接口调用返回的结果对象
private Object result;
//getter/setter
}客户端（消费者）
客户端（消费者）在 RPC 调用中主要是生成服务接口的代理对象，并从注册中心获取对应的服务列表发起网络请求。
客户端和服务端一样采用 Spring 来管理 bean 解析 XML 配置等不再赘述，重点看下以下几点：
1、通过 JDK 动态代理来生成引入服务接口的代理对象
public Object getProxy() {
return Proxy.newProxyInstance(Thread.currentThread().getContextClassLoader(), new Class<?>[]{targetInterface}, this);
}2、从注册中心获取服务列表并依据某种策略选取其中一个服务节点
//服务接口名称 String serviceKey = targetInterface.getName(); //获取某个接口的服务提供者列表 IRegisterCenter4Invoker registerCenter4Consumer = RegisterCenter.singleton(); List<ProviderService> providerServices = registerCenter4Consumer.getServiceMetaDataMap4Consume().get(serviceKey); //根据软负载策略，从服务提供者列表选取本次调用的服务提供者 ClusterStrategy clusterStrategyService = ClusterEngine.queryClusterStrategy(clusterStrategy); ProviderService providerService = clusterStrategyService.select(providerServices);
3、通过 Netty 建立连接，发起网络请求
/**
* @author 孙浩
* @Descrption Netty 消费端 bean 代理工厂
***/
public class RevokerProxyBeanFactory implements InvocationHandler {
private ExecutorService fixedThreadPool = null;
//服务接口
private Class<?> targetInterface;
//超时时间
private int consumeTimeout;
//调用者线程数
private static int threadWorkerNumber = 10;
//负载均衡策略
private String clusterStrategy;
@Override
public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable {
...
//复制一份服务提供者信息
ProviderService newProvider = providerService.copy();
//设置本次调用服务的方法以及接口
newProvider.setServiceMethod(method);
newProvider.setServiceItf(targetInterface);
//声明调用 AresRequest 对象，AresRequest 表示发起一次调用所包含的信息
final StormRequest request = new StormRequest();
//设置本次调用的唯一标识
request.setUniqueKey(UUID.randomUUID().toString() + "-" + Thread.currentThread().getId());
//设置本次调用的服务提供者信息
request.setProviderService(newProvider);
//设置本次调用的方法名称
request.setInvokedMethodName(method.getName());
//设置本次调用的方法参数信息
request.setArgs(args);
try {
//构建用来发起调用的线程池
if (fixedThreadPool == null) {
synchronized (RevokerProxyBeanFactory.class) {
if (null == fixedThreadPool) {
fixedThreadPool = Executors.newFixedThreadPool(threadWorkerNumber);
}
}
}
//根据服务提供者的 ip,port, 构建 InetSocketAddress 对象，标识服务提供者地址
String serverIp = request.getProviderService().getServerIp();
int serverPort = request.getProviderService().getServerPort();
InetSocketAddress inetSocketAddress = new InetSocketAddress(serverIp, serverPort);
//提交本次调用信息到线程池 fixedThreadPool, 发起调用
Future<StormResponse> responseFuture = fixedThreadPool.submit(RevokerServiceCallable.of(inetSocketAddress, request));
//获取调用的返回结果
StormResponse response = responseFuture.get(request.getInvokeTimeout(), TimeUnit.MILLISECONDS);
if (response != null) {
return response.getResult();
}
} catch (Exception e) {
throw new RuntimeException(e);
}
return null;
}
// ...
}Netty 的响应是异步的，为了在方法调用返回前获取到响应结果，需要将异步的结果同步化。
4、Netty 异步返回的结果存入阻塞队列
@Override
protected void channelRead0(ChannelHandlerContext channelHandlerContext, StormResponse response) throws Exception {
//将 Netty 异步返回的结果存入阻塞队列，以便调用端同步获取
RevokerResponseHolder.putResultValue(response);
}5、请求发出后同步获取结果
//提交本次调用信息到线程池 fixedThreadPool, 发起调用
Future<StormResponse> responseFuture = fixedThreadPool.submit(RevokerServiceCallable.of(inetSocketAddress, request));
//获取调用的返回结果
StormResponse response = responseFuture.get(request.getInvokeTimeout(), TimeUnit.MILLISECONDS);
if (response != null) {
return response.getResult();
}
//===================================================
//从返回结果容器中获取返回结果，同时设置等待超时时间为 invokeTimeout
long invokeTimeout = request.getInvokeTimeout();
StormResponse response = RevokerResponseHolder.getValue(request.getUniqueKey(), invokeTimeout);Server：
/**
* @Descrption
***/
public class MainServer {
public static void main(String[] args) throws Exception {
//发布服务
final ClassPathXmlApplicationContext context = new ClassPathXmlApplicationContext("storm-server.xml");
System.out.println(" 服务发布完成");
}
}Client：
public class Client {
private static final Logger logger = LoggerFactory.getLogger(Client.class);
public static void main(String[] args) throws Exception {
final ClassPathXmlApplicationContext context = new ClassPathXmlApplicationContext("storm-client.xml");
final HelloService helloService = (HelloService) context.getBean("helloService");
String result = helloService.sayHello("World");
System.out.println(result);
for (;;) {
}
}
}结果
生产者：
消费者：
注册中心：
本文简单介绍了 RPC 的整个流程，并实现了一个简单的 RPC 调用。希望阅读完本文之后，能加深你对 RPC 的一些认识。
生产者端流程：
Verbraucherseitiger Prozess:
Das obige ist der detaillierte Inhalt vonAlibaba-Interviewer: Bitte schreiben Sie mir handschriftlich ein RPC-Framework.. Für weitere Informationen folgen Sie bitte anderen verwandten Artikeln auf der PHP chinesischen Website!
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