作為一名從事分布式服務端開發的工程師，随着技術底層認知的加深，不可避免地會思考：一個RPC架構（例如Dubbo）需要考慮哪些問題，以及如何解決這些問題。是以，本文将從實作的角度對RPC通信架構進行分析。
01 RPC 架構簡介
在單體應用時代，隻需要内外網通信，并沒有服務間通信的需求。随着單機服務性能下降，我們進入了多服務分布式的時代，這時RPC架構才應運而生。
RPC（Remote Procedure Call），字面意思是遠端過程調用，主要解決服務間的連接配接和資料互動，但除了通信和資料互動，為了适應分布式架構/微服務架構的設計，一個好的RPC架構設計還需要解決以下問題：
- 系統完整性：RPC架構需要提供完整的服務治理方案，包括服務的注冊、發現、負載均衡和容錯等，以確定系統在運作過程中的穩定性和可靠性。
- 系統可擴充性：RPC架構需要支援快速的服務擴充，以應對系統負載的變化，同時需要提供靈活的服務調用方式，使得不同語言、不同技術棧的服務能夠無縫調用。
- 系統性能：RPC架構需要保證高性能，包括網絡傳輸性能、序列化性能、服務調用性能等。
- 系統可跟蹤性：RPC架構需要提供良好的跟蹤和監控方案，以便于排查和定位系統中出現的問題。
- 系統設計模式：RPC架構需要支援常用的設計模式，比如服務熔斷、服務降級、服務限流等，以確定系統在高負載情況下依然能夠正常運作。
總之，一個優秀的RPC架構需要從服務的整個生命周期出發，提供全面、完善的服務治理方案，同時保證高性能、高可擴充性和高可靠性，進而滿足分布式服務的需求。
02 通信方式設計
通信的底層是TCP/IP，在Java中網絡傳輸通常使用Netty 或 Mina 的多路複用模型作為網絡通信的底層。
1.多傳輸協定支援
為什麼要支援多種傳輸協定呢？在業務中，通常會遇到各種問題，比如:
- 跨網絡、機房問題
- 跨語言問題
- 長連接配接還是短連接配接
- 傳輸安全
- 傳輸性能
在分布式系統中，服務之間需要進行遠端調用，常用的傳輸協定包括Http、Dubbo、Rmi、Websocket、Https、Thrift TTransport等。Http協定靈活、易于管理、跨語言，适用于低并發、異構系統對接和對外網關等場景。然而，由于明文傳輸和性能較差，不适合高并發、大資料量傳輸等場景。Dubbo傳輸協定通過長連接配接實作高性能，但單條大檔案/資料傳輸可能會形成網絡瓶頸。Rmi性能較差，但對于單次大資料量傳輸較好。Websocket、Https、Thrift TTransport等協定也有各自的優缺點。是以，支援多種傳輸協定是必要的，以滿足不同場景下的需求。
2.多資料壓縮/序列化支援
為什麼要支援多序列化支援，主要考慮兩個方面
- 跨語言/異構平台間互動
- 性能方面考慮
這個其實跟傳輸協定是搭配的，比如RMI通常都是使用了标準的二進制序列化。現在常見的序列化方式有Protobuf、Dubbo序列化、Hessian、Java原生、JSON、Thrift的TCompactProtocol等，每種序列化方式都有其優缺點，需要根據業務場景進行選擇。例如，對于高并發、大資料量的場景，可以考慮使用Protobuf或Thrift的二進制序列化，而對于對可讀性要求較高的場景，可以選擇JSON或XML序列化。同時，也需要設計成可擴充的方式，以便支援新的序列化方式。
03 如何找到服務(尋址)并且實作資源合理
消費者如何知道提供者，并且知道目前是否存活，是設計RPC 架構需要考慮的第二大問題。
1.多樣的注冊中心支援
在設計RPC架構時，需要考慮不同業務系統對服務間一緻性的要求，這牽扯到CAP權衡問題。此外，還需要考慮是否需要推送提供者的變動、如何保證注冊中心的安全，以及如何支援跨語言平台等因素。
比如：
- zookeeper，支援強一緻并能通過Wacher機制主動進行通知，但可用性并不能完全保證
- Consul ，通過Http方式滿足服務發現，沒有語言限制，但通知實時性比ZK Wacher略差
是以注冊中心需要做成插件化的可擴充方式。
2.多算法負載均衡、路由和多元度流量控制
負載均衡的主要目的是通過分攤流量，使得多個服務執行個體能夠協同處理請求，進而提高服務的可用性和性能。 在設計中，需要考慮服務執行個體的機器情況、服務的負載情況、網絡延遲等因素。 常見的負載均衡算法有：随機、輪詢、權重輪詢、最少連接配接、權重最少連接配接、活躍情況、一緻性Hash等。在選擇算法時需要根據實際場景進行選擇，并結合監控資料進行調優。
在生産環境中能通過界面化的方式提供動态的更改權重、路由等規則，實作服務動态權重、熔斷、限流、灰階、多版本等功能。
3.容錯機制
容錯機制是保障系統穩定性的重要一環，當系統出現故障或異常情況時，能夠快速地恢複和處理問題至關重要。RPC架構的容錯機制通常包括：failover、failfast、failback、failsafe、forking、Broadcast等。這些機制可以與負載均衡搭配使用，以實作更高效、更穩定的服務調用。
failover: 在服務提供者出現故障時，自動切換到其他可用的服務提供者。
failfast: 快速失敗，即當某個服務提供者出現故障時，立即傳回錯誤資訊。
failback: 指故障恢複後自動恢複到原來的服務提供者。
failsafe: 在發生故障時，提供備用方案。
forking: 并行調用多個服務提供者，隻要有一個傳回成功結果即可。
Broadcast: 将請求廣播到所有服務提供者并彙總結果。
考慮選擇适合業務的容錯機制，能夠提高系統的可靠性和穩定性。
04 讓業務更友善的使用
支援主流架構的內建和不同的配置方式也是非常重要的。除了支援普通的配置檔案之外，還可以支援內建到Spring等主流架構中使用。在配置的方式上，可以支援XML、注解、YAML、Properties、JSON等多種配置方式，以便滿足不同的需求。
05 可跟蹤
可以進行依賴分析，資料的調用統計，并能圖形、資料化将其顯示出來。
可跟蹤需要解決這幾個問題：
- 服務調用鍊路或依賴關系
- 調用次數及時間，提供容量/機器預算基準資料
- 預警
實作上可以相容現有成型的APM鍊路跟蹤，也是設計的考慮因素之一
06 其他
從架構的角度要考慮到設計模式的使用，比如常用的責任鍊、代理模式等。
容器化，Kubernetes 支援等
07 最後
實作一個高品質的RPC架構需要深厚的技術功底和對分布式系統的深刻了解。同時，它還需要提供簡單易用的接口和高性能、可靠的底層實作，以滿足現代分布式系統的服務治理需求。