在過(guò)去持續(xù)分享的幾十期阿里Java面試題中，幾乎每次都會(huì)問(wèn)到Dubbo相關(guān)問(wèn)題，比如：“如何從0到1設(shè)計(jì)一個(gè)Dubbo的RPC框架”，這個(gè)問(wèn)題主要考察以下幾個(gè)方面：

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你對(duì)RPC框架的底層原理掌握程度。

以及考驗(yàn)?zāi)愕恼wRPC框架系統(tǒng)設(shè)計(jì)能力。

具體，我來(lái)為大家詳解。

RPC和RPC框架

1.RPC(Remote Procedure Call)

即遠(yuǎn)程過(guò)程調(diào)用, 主要解決遠(yuǎn)程通信間的問(wèn)題，不需要了解底層網(wǎng)絡(luò)的通信機(jī)制。

2.RPC框架

RPC框架負(fù)責(zé)屏蔽底層的傳輸方式（TCP或者UDP）、序列化方式、以及通信細(xì)節(jié)。

實(shí)際使用中，并不需要關(guān)心底層通信細(xì)節(jié)和調(diào)用過(guò)程，讓業(yè)務(wù)端專(zhuān)注于業(yè)務(wù)代碼的實(shí)現(xiàn)。

國(guó)內(nèi)大家熟知的PRC框架，阿里的HSF和Dubbo(開(kāi)源)。

Dubbo的發(fā)展由來(lái)

1. 業(yè)務(wù)規(guī)模小

比如早期一個(gè)應(yīng)用Java War包，將所有功能都打包，部署在一個(gè)單機(jī)服務(wù)器，調(diào)用接口也比較方便，不涉及到任何分布式場(chǎng)景。

2.業(yè)務(wù)規(guī)模變大

隨著業(yè)務(wù)的快速發(fā)展，業(yè)務(wù)越來(lái)越多、子系統(tǒng)也越來(lái)越多時(shí)。比如：淘寶的交易系統(tǒng)、商品系統(tǒng)、用戶(hù)系統(tǒng)、評(píng)價(jià)系統(tǒng)...上百個(gè)系統(tǒng)的出現(xiàn)。

系統(tǒng)變得越來(lái)越復(fù)雜，業(yè)務(wù)代碼依然耦合在一起。比如最早期的淘寶denali工程，包含所有業(yè)務(wù)系統(tǒng)的代碼，就僅打包部署都需要很長(zhǎng)的時(shí)間。

并且，隨著每個(gè)業(yè)務(wù)線的快速發(fā)展，業(yè)務(wù)代碼耦合在一起，上線后出現(xiàn)問(wèn)題急需要回滾代碼，拉分支、大量的代碼merge工作，這個(gè)過(guò)程極其痛苦。

這個(gè)時(shí)候，你會(huì)發(fā)現(xiàn)技術(shù)已經(jīng)成了業(yè)務(wù)的瓶頸，急需把業(yè)務(wù)單獨(dú)抽離出來(lái)，各自單獨(dú)部署。

3.Dubbo和HSF的出現(xiàn)

應(yīng)用系統(tǒng)一旦涉及到拆分部署，問(wèn)題就來(lái)了，急需一種高效的應(yīng)用程序間的通訊手段來(lái)完成這種需求，這就會(huì)涉及到分布式遠(yuǎn)程調(diào)用。

于是，淘寶就把denali按照業(yè)務(wù)為單位拆分成了類(lèi)似這樣的系統(tǒng)：UM(UserManger)、SM(ShopManager)..等等幾十個(gè)工程代碼。

再按照業(yè)務(wù)為單位，把所有調(diào)用相關(guān)的接口以業(yè)務(wù)為單元進(jìn)行拆分：UIC(用戶(hù)中心服務(wù))、SIC(店鋪中心服務(wù))...等等以業(yè)務(wù)為單位集群部署，按照業(yè)務(wù)提供服務(wù)。

所以，RPC的框架來(lái)了，阿里內(nèi)部使用HSF，以及開(kāi)源的RPC 框架：Dubbo。

RPC框架的核心設(shè)計(jì)
前面提到了RPC的核心目標(biāo)：主要是解決分布式系統(tǒng)中服務(wù)之間的調(diào)用問(wèn)題。

其實(shí)，走到這一步涉及的知識(shí)體系非常的多：要求對(duì)通信、遠(yuǎn)程調(diào)用、消息機(jī)制等有深入的理解和掌握，要求的都是從理論、硬件級(jí)、操作系統(tǒng)級(jí)以及所采用的語(yǔ)言的實(shí)現(xiàn)都有清楚的理解。

1.RPC框架三個(gè)核心角色

1)服務(wù)提供者（Server）

對(duì)外提供后臺(tái)服務(wù)，將自己的服務(wù)信息，注冊(cè)到注冊(cè)中心。

2)注冊(cè)中心（Registry）

用于服務(wù)端注冊(cè)遠(yuǎn)程服務(wù)以及客戶(hù)端發(fā)現(xiàn)服務(wù)。

目前主要的注冊(cè)中心可以借由 zookeeper，eureka，consul，etcd 等開(kāi)源框架實(shí)現(xiàn)。

比如：阿里的Dubbo就是采用zookeeper實(shí)現(xiàn)注冊(cè)中心。

3)服務(wù)消費(fèi)者（Client）

從注冊(cè)中心獲取遠(yuǎn)程服務(wù)的注冊(cè)信息，然后進(jìn)行遠(yuǎn)程過(guò)程調(diào)用。

2.RPC遠(yuǎn)程調(diào)用過(guò)程

1）服務(wù)調(diào)用方（client）調(diào)用以本地調(diào)用方式調(diào)用服務(wù)；

2）client stub接收到調(diào)用后負(fù)責(zé)將方法、參數(shù)等組裝成能夠進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)南Ⅲw；在Java里就是序列化的過(guò)程

3）client stub找到服務(wù)地址，并將消息通過(guò)網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到服務(wù)端；

4）server stub收到消息后進(jìn)行解碼,在Java里就是反序列化的過(guò)程；

5）server stub根據(jù)解碼結(jié)果調(diào)用本地的服務(wù)；

6）本地服務(wù)執(zhí)行處理邏輯；

7）本地服務(wù)將結(jié)果返回給server stub；

8）server stub將返回結(jié)果打包成消息，Java里的序列化；

9）server stub將打包后的消息通過(guò)網(wǎng)絡(luò)并發(fā)送至消費(fèi)方

10）client stub接收到消息，并進(jìn)行解碼, Java里的反序列化；

11）服務(wù)調(diào)用方（client）得到最終結(jié)果。

RPC框架的目標(biāo)就是要2~10這些步驟都封裝起來(lái)。

RPC框架涉及技術(shù)

1.建立通信

首先，要解決通訊的問(wèn)題，主要是通過(guò)在客戶(hù)端和服務(wù)器之間建立TCP連接，遠(yuǎn)程過(guò)程調(diào)用的所有交換的數(shù)據(jù)都在這個(gè)連接里傳輸。

2.服務(wù)尋址

1）服務(wù)注冊(cè)

首先需要把服務(wù)注冊(cè)到服務(wù)中心。其實(shí)就是在注冊(cè)中心進(jìn)行一個(gè)登記，注冊(cè)中心存儲(chǔ)了該服務(wù)的IP、端口、調(diào)用方式(協(xié)議、序列化方式)等。在zookeeper中，進(jìn)行服務(wù)注冊(cè)，實(shí)際上就是在zookeeper中創(chuàng)建了一個(gè)znode節(jié)點(diǎn)，該節(jié)點(diǎn)存儲(chǔ)了上面所說(shuō)的服務(wù)信息。

2）服務(wù)發(fā)現(xiàn)

服務(wù)消費(fèi)者在第一次調(diào)用服務(wù)時(shí)，會(huì)通過(guò)注冊(cè)中心找到相應(yīng)的服務(wù)的IP地址列表，并緩存到本地，以供后續(xù)使用。當(dāng)消費(fèi)者調(diào)用服務(wù)時(shí)，不會(huì)再去請(qǐng)求注冊(cè)中心，而是直接通過(guò)負(fù)載均衡算法從IP列表中取一個(gè)服務(wù)提供者的服務(wù)器調(diào)用服務(wù)。

3）注冊(cè)服務(wù)

可靠的尋址方式（主要是提供服務(wù)的發(fā)現(xiàn)）是RPC的實(shí)現(xiàn)基石，比如可以zookeeper來(lái)實(shí)現(xiàn)注冊(cè)服務(wù)等等。

服務(wù)提供者啟動(dòng)后主動(dòng)向服務(wù)（注冊(cè)）中心注冊(cè)機(jī)器ip、端口以及提供的服務(wù)列表。

服務(wù)消費(fèi)者啟動(dòng)時(shí)向服務(wù)（注冊(cè)）中心獲取服務(wù)提供方地址列表，可實(shí)現(xiàn)軟負(fù)載均衡和Failover。

提供者需要定時(shí)向注冊(cè)中心發(fā)送心跳，一段時(shí)間未收到來(lái)自提供者的心跳后，認(rèn)為提供者已經(jīng)停止服務(wù)，從注冊(cè)中心上摘取掉對(duì)應(yīng)的服務(wù)等等。

3.網(wǎng)絡(luò)傳輸

數(shù)據(jù)傳輸采用什么協(xié)議，數(shù)據(jù)該如何序列化和反序列化。

4.NIO通信

當(dāng)前很多RPC框架都直接基于netty這一IO通信框架，比如阿里巴巴的HSF、dubbo，Hadoop Avro，推薦使用Netty 作為底層通信框架。

5.服務(wù)調(diào)用

比如：B機(jī)器進(jìn)行本地調(diào)用（通過(guò)代理Proxy）之后得到了返回值，此時(shí)還需要再把返回值發(fā)送回A機(jī)器，同樣也需要經(jīng)過(guò)序列化操作，然后再經(jīng)過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳輸將二進(jìn)制數(shù)據(jù)發(fā)送回A機(jī)器，而當(dāng)A機(jī)器接收到這些返回值之后，則再次進(jìn)行反序列化操作

總之，要實(shí)現(xiàn)一個(gè)RPC不算難，難的是實(shí)現(xiàn)一個(gè)高性能高可靠的RPC框架，后續(xù)將結(jié)合Dubbo的實(shí)現(xiàn)一起再探討。

以上就是RPC的介紹，更多Redis、Spring Cloud、MySQL數(shù)據(jù)庫(kù)分庫(kù)分表等高并發(fā)架構(gòu)設(shè)計(jì)，關(guān)注我我會(huì)持續(xù)更新

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文末彩蛋

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