由于课程涉及到的RPC知识需要自己对其有较为全面的理解后才能比较好的get到课程中提及的各种框架设计的点,因此我建议阅读Kitex框架的源码,再结合课程目录去体会Kitex设计的初衷,笔记就以罗列概况为主,以备后续对比查阅。

基本概念

需要解决的问题

  • 函数映射
  • 数据转换成字节流
  • 网络传输

深入浅出RPC框架|青训营笔记_连接池

RPC的好处

  • 单一职责,有利于分工协作和运维开发
  • 可扩展性强
  • 故障隔离,服务整体更可靠

使用RPC的问题

  • 服务宕机,对方如何处理?
  • 调用时发生网络异常,如何保证消息的可达性?
  • 请求量突增导致服务无法及时处理,有哪些应对措施?

分层设计

深入浅出RPC框架|青训营笔记_笔记_02

编解码层

  • 语言特定的格式:一些语言内建了将内存对象编码为字节序列的支持,如Java的java.io.Serializable
  • 文本格式:JSON、XML、CSV,具有可读性
  • 二进制编码:具有跨语言,高性能优点,如Thrift的BinaryProtocol、Protobuf等

协议层

  • 特殊结束符:一个特殊字符作为每个协议单元结束标志

深入浅出RPC框架|青训营笔记_连接池_03

  • 变长协议:定长加不定长的部分组成,其中定长的部分需要描述不定长内容长度

深入浅出RPC框架|青训营笔记_微服务_04

网络通信层

深入浅出RPC框架|青训营笔记_编解码_05

关键指标

稳定性&易用性&扩展性

  • 熔断:保护调用方,防止被调用的服务出现问题而影响整个链路
  • 限流:保护被调用方,防止大流量把服务压垮
  • 超时控制:避免浪费资源在不可用的节点上
  • 请求成功率
  • 负载均衡
  • 重试
  • 长尾请求
  • 网络抖动
  • GC
  • Backup Request(解决方式)
  • 注册中间件:以上的功能都通过注册中间件的方式启用

观测性

  • Log(日志)、Metric(监控)、Tracing(追踪)
  • 内置观测性服务

高性能

  • 高吞吐
  • 低延迟
  • 手段:
  • 连接池
  • 多路复用
  • 高性能编解码协议
  • 高性能网络库

企业实践

Kitex是字节跳动内部的Golang微服务RPC框架,先已开源。

Kitex文档:​​www.cloudwego.io/zh/docs/kit…​

Kitex体验:​​juejin.cn/post/709896…​

Kitex源码阅读—脚手架代码的生成(一):​​juejin.cn/post/710086…​

整体架构

深入浅出RPC框架|青训营笔记_微服务_06

自研网络库

原生网络库的问题

  • 原生库无法感知连接状态

在使用连接池时,池中存在失效的连接,影响连接池的复用。

  • 原生库存在goroutine暴涨的风险

一个连接一个goroutine的模式,由于连接利用率低下,存在大量goroutine占用调度开销,影响性能。

自研网络库 — Netpoll

  • 解决无法感知连接状态

引入epoll主动监听机制,感知连接状态

  • 解决goroutine暴涨的风险

建立goroutine池,复用goroutine

  • 提升性能

引入Nocopy Buffer,向上层提供NoCopy 的调用接口,编解码层面零拷贝

扩展性设计

支持多协议,也支持灵活的自定义协议扩展

深入浅出RPC框架|青训营笔记_笔记_07

性能优化

网络库优化

  • 调度优化
  • epoll_wait在调度上的控制
  • gopool重用goroutine,降低同时运行携程数
  • LinkBuffer
  • 读写并行无锁,支持nocopy地流式读写
  • 高效扩缩容
  • Nocopy Buffer池化,减少GC
  • Pool
  • 引入内存池和对象池,减少GC开销

编解码优化

  • Codegen
  • 预计算并分配内存,减少内存操作次数,包括内存分配和拷贝
  • inline减少函数调用次数和避免不必要的反射操作
  • 自研了Go语言实现的Thrift IDL解析和代码生成器,支持完善的Thrift IDL语法和语义检查,并支持了插件机制 — Thriftgo
  • JIT
  • 使用JIT编译技术改善用户体验的同时带来更强的编解码性能,减轻用户维护生成代码的负担
  • 基于JIT编译技术的高性能动态Thrift 编解码器 — Frugal

合并部署

  • 微服务过于微小,传输和序列化开销越来越大
  • 将亲和性强的服务实例尽可能调度到同一个物理机,远程RPC调用优化为本地IPC调用

小结

由于课程关于RPC框架的理解需要结合具体的使用经验,因此我推荐尝试开始独立阅读Kitex的源码,可以从边缘组件开始,如:分析是如何通过命令行创建脚手架代码的,等逐渐熟悉源码分析的方法之后,可以尝试阅读核心组件的源码,再结合课程的组织目录,仔细体会Kitex的设计。