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RPC：Remote Procedure Call(远程过程调用)是指远程过程调用，也就是说两台服务器A，B，一个应用部署在A服务器上，想要调用B服务器上应用提供的函数/方法，由于不在一个内存空间，不能直接调用，需要通过网络来表达调用的语义和传达调用的数据。
服务器和服务器之间的通信
相同点
不同点
ajax是使用DNS作为寻址服务获取域名所对应的ip地址，浏览器拿到ip地址之后发送请求获取数据。
RPC一般是在内网里面相互请求，所以它一般不用DNS做寻址服务。因为在内网，所以可以使用规定的id或者一个虚拟vip，比如v5:8001，然后到寻址服务器获取v5所对应的ip地址。
ajax使用http协议，它是一个文本协议，我们交互数据的时候文件格式要么是html，要么是json对象，使用json的时候就是key-value的形式。
RPC采用二进制协议。采用二进制传输，它传输的包是这样子的[0001 0001 0111 0110 0010]，里面都是二进制，一般采用那几位表示一个字段，比如前6位是一个字段，依次类推。
这样就不需要http传输json对象里面的key，所以有更小的数据体积。
因为传输的是二进制，更适合于计算机来理解，文本协议更适合人类理解，所以计算机去解读各个字段的耗时是比文本协议少很多的。
RPC采用二进制有更小的数据体积，及更快的解读速度。
单工通信：只能客户端给服务端发消息，或者只能服务端给客户端发消息
半双工通信：在某个时间段内只能客户端给服务端发消息，过了这个时间段服务端可以给客户端发消息。如果把时间分成很多时间片，在一个时间片内就属于单工通信
全双工通信：客户端和服务端能相互通信
选择这三种通信方式的哪一种主要考虑的因素是：实现难度和成本。全双工通信是要比半双工通信的成本要高的，在某些场景下还是可以考虑使用半双工通信。
ajax是一种半双工通信。http是文本协议，但是它底层是tcp协议，http文本在tcp这一层会经历从二进制数据流到文本的转换过程。
理解RPC只是在更深入地理解前端技术。
buffer.from: 从已有的数据创建二进制
const buffer1 = Buffer.from('geekbang') const buffer2 = Buffer.from([0, 1, 2, 3, 4])
buffer.alloc: 创建一个空的二进制
const buffer3 = Buffer.alloc(20)
buffer.write(string, offset): 写入字符串buffer.writeInt8(value, offset): int8表示二进制8位(8位表示一个字节)所能表示的整数，offset开始写入之前要跳过的字节数。buffer.writeInt16BE(value, offset): int16(两个字节数)，表示16个二进制位所能表示的整数，即32767。超过这个数程序会报错。const buffer = Buffer.from([1, 2, 3, 4]) //// 往第二个字节里面写入12 buffer.writeInt8(12, 1) //
大端BE与小端LE：主要是对于2个以上字节的数据排列方式不同(writeInt8因为只有一个字节，所以没有大端和小端)，大端的话就是低位地址放高位，小端就是低位地址放低位。如下：
const buffer = Buffer.from([1, 2, 3, 4]) buffer.writeInt16BE(512, 2) //buffer.writeInt16LE(512, 2) //
PC传输的二进制是如何表示字段的呢？现在有个二进制包[00, 00, 00, 00, 00, 00, 00]，我们假定前三个字节表示一个字段值，后面两个表示一个字段的值，最后两个也表示一个字段的值。那写法如下：
writeInt16BE(value, 0) writeInt16BE(value, 2) writeInt16BE(value, 4)
发现像这样写，不仅要知道写入的值，还要知道值的数据类型，这样就很麻烦。不如json格式那么方便。针对这种情况业界也有解决方案。npm有个库protocol-buffers，把我们写的参数转化为buffer：
// test.proto 定义的协议文件 message Column { required float num = 1; required string payload = 2; } // index.js const fs = require('fs') var protobuf = require('protocol-buffers') var messages = protobuf(fs.readFileSync('test.proto')) var buf = messages.Column.encode({ num: 42, payload: 'hello world' }) console.log(buf) // var obj = messages.Column.decode(buf) console.log(obj) // { num: 42, payload: 'hello world' }
服务端代码:
const net = require('net') const LESSON_DATA = { 136797: '01 | 课程介绍', 136798: '02 | 内容综述', 136799: '03 | Node.js是什么？', 136800: '04 | Node.js可以用来做什么？', 136801: '05 | 课程实战项目介绍', 136803: '06 | 什么是技术预研？', 136804: '07 | Node.js开发环境安装', 136806: '08 | 第一个Node.js程序：石头剪刀布游戏', 136807: '09 | 模块：CommonJS规范', 136808: '10 | 模块：使用模块规范改造石头剪刀布游戏', 136809: '11 | 模块：npm', 141994: '12 | 模块：Node.js内置模块', 143517: '13 | 异步：非阻塞I/O', 143557: '14 | 异步：异步编程之callback', 143564: '15 | 异步：事件循环', 143644: '16 | 异步：异步编程之Promise', 146470: '17 | 异步：异步编程之async/await', 146569: '18 | HTTP：什么是HTTP服务器？', 146582: '19 | HTTP：简单实现一个HTTP服务器' } const server = net.createServer(socket => { // 监听客户端发送的消息 socket.on('data', buffer => { const lessonId = buffer.readInt32BE() setTimeout(() => { // 往客户端发送消息 socket.write(LESSON_DATA[lessonId]) }, 1000) }) }) server.listen(4000)
客户端代码:
const net = require('net') const socket = new net.Socket({}) const LESSON_IDS = [ '136797', '136798', '136799', '136800', '136801', '136803', '136804', '136806', '136807', '136808', '136809', '141994', '143517', '143557', '143564', '143644', '146470', '146569', '146582' ] socket.connect({ host: '127.0.0.1', port: 4000 }) let buffer = Buffer.alloc(4) buffer.writeInt32BE(LESSON_IDS[Math.floor(Math.random() * LESSON_IDS.length)]) // 往服务端发送消息 socket.write(buffer) // 监听从服务端传回的消息 socket.on('data', buffer => { console.log(buffer.toString()) // 获取到数据之后再次发送消息 buffer = Buffer.alloc(4) buffer.writeInt32BE(LESSON_IDS[Math.floor(Math.random() * LESSON_IDS.length)]) socket.write(buffer) })
以上半双工通信步骤如下：
这样在一个时间端之内，只有一个端往另一个端发送消息，这样就实现了半双工通信。那如何实现全双工通信呢，也就是在客户端往服务端发送消息的同时，服务端还没有消息返回给客户端之前，客户端又发送了一个消息给服务端。
先来看一个场景:
客户端发送了一个id1的请求，但是服务端还来不及返回，接着客户端又发送了一个id2的请求。
等了一个之后，服务端先把id2的结果返回了，然后再把id1的结果返回。
那如何结果匹配到对应的请求上呢？
如果按照时间顺序，那么id1的请求对应了id2的结果，因为id2是先返回的；id2的请求对应了id1的结果，这样就导致请求包和返回包错位的情况。
怎么办呢？
我们可以给请求包和返回包都带上序号，这样就能对应上。
客户端代码:
socket.on('data', buffer => { // 包序号 const seqBuffer = buffer.slice(0, 2) // 服务端返回的内容 const titleBuffer = buffer.slice(2) console.log(seqBuffer.readInt16BE(), titleBuffer.toString()) }) // 包序号 let seq = 0 function encode(index) { // 请求包的长度现在是6 = 2(包序号) + 4(课程id) buffer = Buffer.alloc(6) buffer.writeInt16BE(seq) buffer.writeInt32BE(LESSON_IDS[index], 2) seq++ return buffer } // 每50ms发送一次请求 setInterval(() => { id = Math.floor(Math.random() * LESSON_IDS.length) socket.write(encode(id)) }, 50)
服务端代码:
const server = net.createServer(socket => { socket.on('data', buffer => { // 把包序号取出 const seqBuffer = buffer.slice(0, 2) // 从第2个字节开始读取 const lessonId = buffer.readInt32BE(2) setTimeout(() => { const buffer = Buffer.concat([ seqBuffer, Buffer.from(LESSON_DATA[lessonId]) ]) socket.write(buffer) // 这里返回时间采用随机的，这样就不会按顺序返回，就可以测试错位的情况 }, 10 + Math.random() * 1000) }) })
如果我们这样发送请求:
for (let i = 0; i < 100; i++) { id = Math.floor(Math.random() * LESSON_IDS.length) socket.write(encode(id)) }
我们发现服务端接收到的信息如下:
这是因为TCP自己做的一个优化，它会把所有的请求包拼接在一起，这样就会产生粘包的现象。
服务端需要把包进行拆分，拆分成100个小包。
那如何拆分呢？
首先客户端发送的数据包包括两部分：定长的包头和不定长的包体。
包头又分为两部分：包序号及包体的长度。只有知道包体的长度，才能知道从哪里进行分割。
let seq = 0 function encode(data) { // 正常情况下，这里应该是使用 protocol-buffers 来encode一段代表业务数据的数据包 // 为了不要混淆重点，这个例子比较简单，就直接把课程id转buffer发送 const body = Buffer.alloc(4); body.writeInt32BE(LESSON_IDS[data.id]); // 一般来说，一个rpc调用的数据包会分为定长的包头和不定长的包体两部分 // 包头的作用就是用来记载包的序号和包的长度，以实现全双工通信 const header = Buffer.alloc(6); // 包序号占2个字节，包体长度占4个字节，共6个字节 header.writeInt16BE(seq) header.writeInt32BE(body.length, 2); // 包头和包体拼起来发送 const buffer = Buffer.concat([header, body]) console.log(`包${seq}传输的课程id为${LESSON_IDS[data.id]}`); seq++; return buffer; } // 并发 for (let i = 0; i < 100; i++) { id = Math.floor(Math.random() * LESSON_IDS.length) socket.write(encode({ id })) }
服务端进行拆包
const server = net.createServer(socket => { let oldBuffer = null socket.on('data', buffer => { // 把上一次data事件使用残余的buffer接上来 if (oldBuffer) { buffer = Buffer.concat([oldBuffer, buffer]) } let packageLength = 0 // 只要还存在可以解成完整包的包长 while ((packageLength = checkComplete(buffer))) { // 确定包的长度后进行slice分割 const package = buffer.slice(0, packageLength) // 剩余的包利用循环继续分割 buffer = buffer.slice(packageLength) // 把这个包解成数据和seq const result = decode(package) // 计算得到要返回的结果，并write返回 socket.write(encode(LESSON_DATA[result.data], result.seq)) } // 把残余的buffer记下来 oldBuffer = buffer }) })
checkComplete函数的作用来确定一个数据包的长度，然后进行分割:
function checkComplete(buffer) { // 如果包的长度小于6个字节说明只有包头，没有包体，那么直接返回0 if (buffer.length <= 6) { return 0 } // 读取包头的第二个字节，取出包体的长度 const bodyLength = buffer.readInt32BE(2) // 请求包包括包头(6个字节)和包体body return 6 + bodyLength }
decode对包进行解密:
function decode(buffer) { // 读取包头 const header = buffer.slice(0, 6) const seq = header.readInt16BE() // 读取包体 // 正常情况下，这里应该是使用 protobuf 来decode一段代表业务数据的数据包 // 为了不要混淆重点，这个例子比较简单，就直接读一个Int32即可 const body = buffer.slice(6).readInt32BE() // 这里把seq和数据返回出去 return { seq, data: body } }
encode把客户端想要的数据转化为二进制返回，这个包同样包括包头和包体，包头又包括包需要包序号和包体的长度。
function encode(data, seq) { // 正常情况下，这里应该是使用 protobuf 来encode一段代表业务数据的数据包 // 为了不要混淆重点，这个例子比较简单，就直接把课程标题转buffer返回 const body = Buffer.from(data) // 一般来说，一个rpc调用的数据包会分为定长的包头和不定长的包体两部分 // 包头的作用就是用来记载包的序号和包的长度，以实现全双工通信 const header = Buffer.alloc(6) header.writeInt16BE(seq) header.writeInt32BE(body.length, 2) const buffer = Buffer.concat([header, body]) return buffer }
当客户端收到服务端发送的包之后，同样也要进行拆包，因为所有的包同样都粘在一起了:
因此，客户端也需要拆包，拆包策略与服务端的拆包策略是一致的:
let oldBuffer = null socket.on('data', buffer => { // 把上一次data事件使用残余的buffer接上来 if (oldBuffer) { buffer = Buffer.concat([oldBuffer, buffer]) } let completeLength = 0 // 只要还存在可以解成完整包的包长 while ((completeLength = checkComplete(buffer))) { const package = buffer.slice(0, completeLength) buffer = buffer.slice(completeLength) // 把这个包解成数据和seq const result = decode(package) console.log(`包${result.seq}，返回值是${result.data}`) } // 把残余的buffer记下来 oldBuffer = buffer })
到这里就实现了双全工通行，这样客户端和服务端随时都可以往对方发小消息了。
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