服务调用RPC&Restful深入理解

x33g5p2x  于2020-09-30 发布在 Java  
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1. RPC

RPC 即远程过程调用(Remote Procedure Call Protocol,简称RPC),像调用本地服务方法一样调用服务器的服务方法。通常的实现有 XML-RPC , JSON-RPC , 通信方式基本相同, 所不同的只是传输数据的格式。

RPC是分布式架构的核心,按响应方式分如下两种:

  • 同步调用:客户端调用服务方方法,等待直到服务方返回结果或者超时,再继续自己的操作
  • 异步调用:客户端把消息发送给中间件,不再等待服务端返回,直接继续自己的操作

同步调用的实现方式有WebService和RMI。Web Service提供的服务是基于web容器的,底层使用http协议,因而适合不同语言异构系统间的调用。RMI实际上是Java语言的RPC实现,允许方法返回 Java 对象以及基本数据类型,适合用于JAVA语言构建的不同系统间的调用。

异步调用的JAVA实现版就是JMS(Java Message Service),目前开源的的JMS中间件有Apache社区的ActiveMQ、Kafka消息中间件,另外有阿里的RocketMQ。

RPC架构里包含如下4个组件:

  • 客户端(Client):服务调用方
  • 客户端存根(Client Stub):存放服务端地址信息,将客户端的请求参数打包成网络消息,再通过网络发送给服务方
  • 服务端存根(Server Stub):接受客户端发送过来的消息并解包,再调用本地服务
  • 服务端:服务提供者

具体实现步骤:

  • 服务调用方(client)客户端以本地调用方式调用服务;
  • 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;在Java里就是序列化的过程
  • client stub找到服务地址,并将消息通过网络发送到服务端;
  • server stub收到消息后进行解码,在Java里就是反序列化的过程;
  • server stub根据解码结果调用本地的服务;
  • 本地服务执行处理逻辑;
  • 本地服务将结果返回给server stub;
  • server stub将返回结果打包成消息,Java里的序列化;
  • server stub将打包后的消息通过网络并发送至消费方
  • client stub接收到消息,并进行解码, Java里的反序列化
  • 服务调用方(client)得到最终结果

RPC框架的目标就是把2-10步封装起来,把调用、编码/解码的过程封装起来,让用户像调用本地服务一样的调用远程服务。要做到对客户端(调用方)透明化服务, RPC框架需要考虑解决如下问题:

  1. 通讯问题 : 主要是通过在客户端和服务器之间建立TCP连接,远程过程调用的所有交换的数据都在这个连接里传输。连接可以是按需连接,调用结束后就断掉,也可以是长连接,多个远程过程调用共享同一个连接。
  2. 寻址问题:A服务器上的应用怎么告诉底层的RPC框架,如何连接到B服务器(如主机或IP地址)以及特定的端口,方法的名称是什么,这样才能完成调用。比如基于Web服务协议栈的RPC,就要提供一个endpoint URI,或者是从UDDI服务上查找。如果是RMI调用的话,还需要一个RMI Registry来注册服务的地址。
  3. 序列化与反序列化 :当A服务器上的应用发起远程过程调用时,方法的参数需要通过底层的网络协议如TCP传递到B服务器,由于网络协议是基于二进制的,内存中的参数的值要序列化成二进制的形式,也就是序列化(Serialize)或编组(marshal),通过寻址和传输将序列化的二进制发送给B服务器。 同理,B服务器接收参数要将参数反序列化。B服务器应用调用自己的方法处理后返回的结果也要序列化给A服务器,A服务器接收也要经过反序列化的过程。

2. REST

REST即表述性状态传递(Representational State Transfer,简称REST),是一种软件架构风格。REST通过HTTP协议定义的通用动词方法(GET、PUT、DELETE、POST) ,以URI对网络资源进行唯一标识,响应端根据请求端的不同需求,通过无状态通信,对其请求的资源进行表述。

Rest架构的主要原则:

  1. 网络上的所有事物都被抽象为资源
  2. 每个资源都有一个唯一的资源标识符
  3. 同一个资源具有多种表现形式(xml,json等)
  4. 对资源的各种操作不会改变资源标识符
  5. 所有的操作都是无状态的

REST使用HTTP+URI+XML /JSON 的技术来实现其API要求的架构风格:HTTP协议和URI用于统一接口和定位资源,文本、二进制流、XML、JSON等格式用来作为资源的表述。

RESTful风格的体现,在你使用了get请求,就是查询;使用post请求,就是新增的请求;使用put请求,就是修改的请求;使用delete请求,就是删除的请求。这样做就完全没有必要对crud做具体的描述。

满足REST约束条件和原则的架构,就被称为是RESTful架构。就像URL都是URI(统一资源标识)的表现形式一样,RESTful是符合REST原则的表现形式。

2.1 Sparing实现restful服务

SpringMVC原生态的支持了REST风格的架构设计

所涉及到的注解:

  • @RequestMapping
  • @PathVariable
  • @ResponseBody
@RequestMapping(value = "{id}", method = RequestMethod.GET)  
@ResponseBody  

public enum RequestMethod {

	GET, HEAD, POST, PUT, PATCH, DELETE, OPTIONS, TRACE

}

以Apache Thrift为代表的二进制RPC,支持多种语言(但不是所有语言),四层通讯协议,性能高,节省带宽。相对Restful协议,使用Thrifpt RPC,在同等硬件条件下,带宽使用率仅为前者的20%,性能却提升一个数量级。但是这种协议最大的问题在于,无法穿透防火墙。

以Spring Cloud为代表所支持的Restful协议,优势在于能够穿透防火墙,使用方便,语言无关,基本上可以使用各种开发语言实现的系统,都可以接受Restful的请求。但性能和带宽占用上有劣势。

所以,业内对微服务的实现,基本是确定一个组织边界,在该边界内,使用RPC; 边界外,使用Restful。这个边界,可以是业务、部门,甚至是全公司。

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