概述

RPC（即Remote Procedure Call，远程过程调用），主要是基于TCP/IP协议；而HTTP服务主要是基于HTTP协议的。我们都知道HTTP协议是在传输层协议TCP之上的，所以效率来看的话，RPC当然是要更胜一筹啦！下面来具体说一说RPC服务和HTTP服务。

架构设计

一个完整的RPC架构里面包含了四个核心的组件，分别是Client 、Server、Client Stub、Server Stub，这个Stub大家可以理解为存根。分别说说这几个组件：

  • 客户端（Client），服务的调用方。
  • 服务端（Server），真正的服务提供者。
  • 客户端存根（Client Stub），存放服务端的地址消息，再将客户端的请求参数打包成网络消息，然后通过网络远程发送给服务方。
  • 服务端存根（Server Stub），接收客户端发送过来的消息，将消息解包，并调用本地的方法。

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RPC主要是用在大型企业里面，因为大型企业里面系统繁多，业务线复杂，而且效率优势非常重要的一块，这个时候RPC的优势就比较明显了。实际的开发当中是这么做的，项目一般使用maven来管理。比如我们有一个处理订单的系统服务，先声明它的所有的接口（这里就是具体指Java中的interface），然后将整个项目打包为一个jar包，服务端这边引入这个二方库，然后实现相应的功能，客户端这边也只需要引入这个二方库即可调用了。为什么这么做？主要是为了减少客户端这边的jar包大小，因为每一次打包发布的时候，jar包太多总是会影响效率。另外也是将客户端和服务端解耦，提高代码的可移植性。

API

public interface loginService {
    String login(String username,String password);
}

Service

dubbo配置文件，通过RPC传输

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<beans xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
       xmlns="http://www.springframework.org/schema/beans"
       xmlns:dubbo="http://code.alibabatech.com/schema/dubbo"
       xsi:schemaLocation="http://www.springframework.org/schema/beans
      http://www.springframework.org/schema/beans/spring-beans-4.2.xsd
        http://code.alibabatech.com/schema/dubbo
        http://code.alibabatech.com/schema/dubbo/dubbo.xsd">

    <!--dubbo全局的服务名-->
    <dubbo:application name="dubbo-server" />
    <!--注册中心-->
    <dubbo:registry address="N/A" timeout="10000" check="false"/>
    <!--<dubbo:registry address="nacos://localhost:8848"/>-->
    <!-- 服务名称 及 端口号-->
    <dubbo:protocol name="dubbo" port="20880" />
    <!--需要发布的服务-->
    <dubbo:service interface="com.example.dubbo.server.loginService" ref="loginService" />
    <!--dubbo的实现-->
    <bean id="loginService"  class="com.example.dubbo.server.loginServiceImpl"/>


</beans>

引入api，并实现接口中的方法。

public class loginServiceImpl implements loginService{

    @Override
    public String login(String username, String password) {
        //实现业务逻辑
        if (username.equals("admin")&password.equals("admin")){
            return "SUCCESS";
        }
        return "FAILED";
    }
}

Client

dubbo配置文件，通过RPC传输

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<beans xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
       xmlns="http://www.springframework.org/schema/beans"
       xmlns:dubbo="http://code.alibabatech.com/schema/dubbo"
       xsi:schemaLocation="http://www.springframework.org/schema/beans
      http://www.springframework.org/schema/beans/spring-beans-4.2.xsd
        http://code.alibabatech.com/schema/dubbo
        http://code.alibabatech.com/schema/dubbo/dubbo.xsd">

    <!--dubbo名称-->
    <dubbo:application name="dubbo-client" />
    <!--注册中心-->
    <dubbo:registry address="nacos://localhost:8848" timeout="10000"/>
    <!--服务地址-->
    <dubbo:reference id="loginService" interface="com.example.dubbo.serverloginService"
                     url="dubbo://192.168.31.170:20880/com.example.dubbo.serverloginService" />

</beans>

引入api，通过RPC调用服务端方法。

public class Application {
    public static void main(String[] args) {
        loginService loginService = null;
        ApplicationContext ac = new ClassPathXmlApplicationContext("classpath:/META-INF/spring/application.xml");
        loginService = ac.getBean(loginService.class);
        System.out.println(loginService.login("admin", "admin"));
    }
}

调用过程

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  1. 客户端（client）以本地调用方式（即以接口的方式）调用服务；

  2. 客户端存根（client stub）接收到调用后，负责将方法、参数等组装成能够进行网络传输的消息体（将消息体对象序列化为二进制）；

  3. 客户端通过sockets将消息发送到服务端；

  4. 服务端存根( server stub）收到消息后进行解码（将消息对象反序列化）；

  5. 服务端存根( server stub）根据解码结果调用本地的服务；

  6. 本地服务执行并将结果返回给服务端存根( server stub）；

  7. 服务端存根( server stub）将返回结果打包成消息（将结果消息对象序列化）；

  8. 服务端（server）通过sockets将消息发送到客户端；

  9. 客户端存根（client stub）接收到结果消息，并进行解码（将结果消息发序列化）；

  10. 客户端（client）得到最终结果。

RPC的目标是要把2、3、4、7、8、9这些步骤都封装起来。

注意：无论是何种类型的数据，最终都需要转换成二进制流在网络上进行传输，数据的发送方需要将对象转换为二进制流，而数据的接收方则需要把二进制流再恢复为对象。

同步与异步

什么是同步调用？什么是异步调用？同步调用就是客户端等待调用执行完成并返回结果。异步调用就是客户端不等待调用执行完成返回结果，不过依然可以通过回调函数等接收到返回结果的通知。如果客户端并不关心结果，则可以变成一个单向的调用。

这个过程有点类似于Java中的callable和runnable接口，我们进行异步执行的时候，如果需要知道执行的结果，就可以使用callable接口，并且可以通过Future类获取到异步执行的结果信息。如果不关心执行的结果，直接使用runnable接口就可以了，因为它不返回结果，当然啦，callable也是可以的，我们不去获取Future就可以了。

线程异步实例

public class TestFutureTask {

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        FutureTask<String> ft1 = new FutureTask<>(new Task1());
        FutureTask<String> ft2 = new FutureTask<>(new Task2(ft1));
        Thread t1 = new Thread(ft1);
        t1.start();
        Thread t2 = new Thread(ft2);
        t2.start();
        System.out.println(ft2.get());
    }

    static class Task2 implements Callable<String> {
        private FutureTask<String> futureTask;

        public Task2(FutureTask futureTask) {
            this.futureTask = futureTask;
        }

        @Override
        public String call() throws Exception {
            System.out.println("线程2：吸水壶");
            Thread.sleep(1000);
            System.out.println("线程2：烧开水");
            Thread.sleep(1000);
            String result = futureTask.get();
            System.out.println("线程2：拿到茶叶：" + result);
            System.out.println("线程2：泡茶");
            Thread.sleep(1000);
            return "上茶喽...";
        }
    }

    static class Task1 implements Callable<String> {
        @Override
        public String call() throws Exception {
            System.out.println("线程1：洗茶壶");
            Thread.sleep(1000);
            System.out.println("线程1：洗茶杯");
            Thread.sleep(1000);
            System.out.println("线程1：拿茶叶");
            Thread.sleep(1000);
            return "龙井";
        }
    }
}

运行结果如下：

线程1：洗茶壶
线程2：吸水壶
线程1：洗茶杯
线程2：烧开水
线程1：拿茶叶
线程2：拿到茶叶：龙井
线程2：泡茶
上茶喽...

常见的RPC框架

  1. gRPC：Google公布的开源软件，基于最新的HTTP2.0协议，并支持常见的众多编程语言。 我们知道HTTP2.0是基于二进制的HTTP协议升级版本，目前各大浏览器都在快马加鞭的加以支持。 这个RPC框架是基于HTTP协议实现的，底层使用到了Netty框架的支持。

    • 优点
      • 基于 HTTP2 的协议足够简单，用户学习成本低，天然有 server push/ 多路复用 / 流量控制能力
      • 基于 Protobuf 的多语言跨平台二进制兼容能力，提供强大的统一跨语言能力
      • 基于协议本身的生态比较丰富，k8s/etcd 等组件的天然支持协议，云原生的事实协议标准
    • 缺点
      • 对服务治理的支持比较基础，更偏向于基础的 RPC 功能，协议层缺少必要的统一定义，对于用户而言直接用起来并不容易。
      • 强绑定 protobuf 的序列化方式，需要较高的学习成本和改造成本，对于现有的偏单语言的用户而言，迁移成本不可忽视

  2. Thrift：Facebook的一个开源项目，主要是一个跨语言的服务开发框架。它有一个代码生成器来对它所定义的IDL定义文件自动生成服务代码框架。用户只要在其之前进行二次开发就行，对于底层的RPC通讯等都是透明的。不过这个对于用户来说的话需要学习特定领域语言这个特性，还是有一定成本的。

  3. Dubbo：阿里集团开源的一个极为出名的RPC框架，在很多互联网公司和企业应用中广泛使用。协议和序列化框架都可以插拔是及其鲜明的特色。同样的远程接口是基于Java Interface，并且依托于spring框架方便开发。可以方便的打包成单一文件，独立进程运行，和现在的微服务概念一致。

  4. Triple协议

    最终我们选择了兼容 gRPC ，以 HTTP2 作为传输层构建新的协议，也就是 Triple。

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    • 相较于其他协议的优势
      • 性能上: Triple 协议采取了 metadata 和 payload 分离的策略，这样就可以避免中间设备，如网关进行 payload 的解析和反序列化，从而降低响应时间。
      • 路由支持上，由于 metadata 支持用户添加自定义 header ，用户可以根据 header 更方便的划分集群或者进行路由，这样发布的时候切流灰度或容灾都有了更高的灵活性。
      • 安全性上，支持双向TLS认证（mTLS）等加密传输能力。
      • 易用性上，gRPC 强行绑定了protobuf 的序列化方式，需要较高的学习成本和改造成本；Triple 除了支持原生 gRPC 所推荐的 Protobuf 序列化外，使用通用的方式支持了 Hessian / JSON 等其他序列化，能让用户更方便的升级到 Triple 协议。对原有的 Dubbo 服务而言，修改或增加 Triple 协议 只需要在声明服务的代码块添加一行协议配置即可，改造成本几乎为 0。
    • 现状
      • 完整兼容grpc、客户端/服务端可以与原生grpc客户端打通
      • 目前已经经过大规模生产实践验证，达到生产级别
    • 特点与优势
      • 具备跨语言互通的能力，传统的多语言多 SDK 模式和 Mesh 化跨语言模式都需要一种更通用易扩展的数据传输格式。
      • 提供更完善的请求模型，除了 Request/Response 模型，还应该支持 Streaming 和 Bidirectional。
      • 易扩展、穿透性高，包括但不限于 Tracing / Monitoring 等支持，也应该能被各层设备识别，网关设施等可以识别数据报文，对 Service Mesh 部署友好，降低用户理解难度。
      • 多种序列化方式支持、平滑升级
      • 支持 Java 用户无感知升级，不需要定义繁琐的 IDL 文件，仅需要简单的修改协议名便可以轻松升级到 Triple 协议

自定义一个RPC框架

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  • rpc-sample-client相当于client-functions，通过接口方法发起请求；

  • rpc-client相当于client-stub，负责把方法和参数序列化并发送给查找到的服务器；

  • rpc-server相当于server stub，负责把客户端发送过来的消息反序列化，并通过反射调用本地服务，再把本地服务返回的结果序列化发送给客户端；

  • rpc-sample-server则相当于server-functions，提供本地服务并返回得出的结果给rpc-server；

  • rpc-client等待接收rpc-server返回的结果，并将结果反序列化，再把反序列化最终得到的结果返回给rpc-sample-client。

  • rpc-common提供基于netty的序列化与反序列化方法，并封装rpc请求和rpc响应，序列化和反序列的对象就是封装好的RpcRequest和RpcResponse；

  • rpc-registry则是基于zookeeper设计的分布式服务器动态上下线通知的应用程序，通过rpc-registry可以查找服务器或者注册服务器，用于均衡负载；

  • rpc-client与rpc-server之间的通信是基于netty的，netty底层也是sockets设计，但是效率比sockets高。

HTTP

其实在很久以前，企业开发的模式一直定性为HTTP接口开发，也就是我们常说的restful风格的服务接口。对于在接口不多、系统与系统交互较少的情况下，解决信息孤岛初期常使用的一种通信手段；优点就是简单、直接、开发方便。利用现成的http协议进行传输。

接口可能返回一个JSON字符串或者是XML文档。然后客户端再去处理这个返回的信息，从而可以比较快速地进行开发。但是对于大型企业来说，内部子系统较多、接口非常多的情况下，RPC框架的好处就显示出来了，首先就是长链接，不必每次通信都要像http一样去3次握手什么的，减少了网络开销；其次就是RPC框架一般都有注册中心，有丰富的监控管理；发布、下线接口、动态扩展等，对调用方来说是无感知、统一化的操作。

HTTP详解

HTTP的发展

二者区别

功能侧重点不同

SpringCloud：Spring公司开源的微服务框架，SpirngCloud 定位为微服务架构下的一站式解决方案。

Dubbo：阿里巴巴开源的RPC框架，Dubbo 是 SOA 时代的产物，它的关注点主要在于服务的调用和治理，流量分发、流量监控和熔断。

生态环境不同

SpringCloud生态丰富，功能完善，更像是品牌机；

Dubbo则相对灵活，可定制性强，更像是组装机。

调用方式不同

SpringCloud是采用Http协议做远程调用，接口一般是Rest风格，比较灵活；

Dubbo是采用Dubbo协议，接口一般是Java的Service接口，格式固定。但调用时采用Netty的NIO方式，性能较好。

使用场景

  • RPC服务主要是针对大型企业的；
  • HTTP服务主要是针对小企业的，因为虽然RPC效率和性能更高，但是HTTP服务开发迭代会更快；
  • 在接口不多、系统与系统交互较少的情况下，Http通信是常使用的一种通信手段；优点就是简单、直接、开发方便。利用现成的http协议就可以进行服务间的数据传输。可以比较快速地进行开发；
  • 对于大型企业来说，内部子系统较多、接口非常多的情况下，RPC框架的好处就显示出来了。首先是长链接，不必每次通信都要像http一样去3次握手，减少了网络开销；其次，RPC框架一般都有注册中心，有丰富的监控管理；发布、下线接口、动态扩展等，对调用方来说是无感知、统一化的操作。

总结

  • RPC 本身是一种框架，而http 是应用层的协议。RPC可以通过HTTP来实现，也可以通过Socket自己实现一套协议来实现。
  • http接口是在接口不多、系统与系统交互较少的情况下，解决信息孤岛初期常使用的一种通信手段；优点就是简单、直接、开发方便。利用现成的http协议 进行传输。但是如果是一个大型的网站，内部子系统较多、接口非常多的情况下，RPC框架的好处就显示出来了。
    • 首先就是长链接，不必每次通信都要像http 一样去3次握手什么的，减少了网络开销；
    • 其次就是RPC框架一般都有注册中心，有丰富的监控管理、发布、下线接口、动态扩展等，对调用方来说是无感知、统 一化的操作。
    • 最后就是安全性。最后就是最近流行的服务化架构、服务化治理，RPC框架是一个强力的支撑。
  • rpc是一种概念，http也是rpc实现的一种方式。论复杂度，dubbo/hessian用起来是超级简单的。最近用dubbo和hessian比较多，http的几乎都被废弃了。
  • RPC的核心并不在于使用什么协议。RPC的目的是让你在本地调用远程的方法，而对你来说这个调用是透明的，你并不知道这个调用的方法是部署哪里。通过RPC能解耦服务，这才是使用RPC的真正目的。RPC的原理主要用到了动态代理模式，至于http协议，只是传输协议而已。