gRPC 简介 什么是 gRPC
gRPC 是一个高性能、开源和通用的 RPC(远程过程调用)框架。
由 Google 开发,并在 2015 年发布。
支持多种编程语言,包括 Java、C++、Go、Python 等。
核心特点
基于 HTTP/2 协议,支持双向流。
使用 Protocol Buffers 作为接口描述语言(IDL)。
提供负载均衡、认证、安全等高级特性。
gRPC 工作原理 客户端和服务端模型
客户端:发起 RPC 调用并等待响应。
服务端:实现 RPC 方法并处理来自客户端的请求。
通信过程
客户端调用存根(Stub)方法。
存根将请求序列化为 Protocol Buffers 格式。
请求通过 HTTP/2 发送到服务端。
服务端反序列化请求并执行相应的方法。
响应被序列化为 Protocol Buffers 格式并返回给客户端。
gRPC 与 Protocol BuffersProtocol Buffers 简介
一种高效的结构化数据序列化机制。
提供与语言无关、平台无关的数据交换格式。
使用场景
定义 gRPC 服务和消息类 ...
RPC 协议概述 什么是 RPC 协议
定义: 远程过程调用(Remote Procedure Call, RPC)是一种网络通信协议,允许程序在不同的地址空间中执行代码,就像调用本地方法一样。
用途: 用于分布式系统中模块之间的通信,隐藏了网络通信的复杂性。
RPC 的基本工作原理
客户端请求: 客户端通过代理对象调用远程方法。
序列化: 请求参数被序列化为字节流。
网络传输: 序列化后的数据通过网络传输到服务器。
服务器处理: 服务器反序列化数据并执行相应的方法。
结果返回: 方法执行结果通过序列化、网络传输和反序列化返回给客户端。
RPC 协议组成部分 客户端
代理对象: 提供本地方法调用接口,负责将请求转发给实际处理器。
序列化器: 将请求参数转换为字节流格式以便传输。
网络层
连接管理: 负责建立和维护与服务器的连接。
传输协议: 定义如何在网络上传递消息,如 TCP 或 HTTP。
服务端
监听器 / 处理器: 接收并解码来自客户端的请求,调用本地服务逻辑。
反序列化器: 将接收到的数据流还原为可用的参数或对象。
常见 RPC 框架Java 中的 R ...
RPC 概述
定义:RPC(Remote Procedure Call)是一种通过网络从远程计算机程序上请求服务的协议,就像调用本地函数一样。
目标:使得分布式系统中的各个节点能够透明地进行通信。
RPC 关键组件 客户端(Client)
功能:发起服务调用请求。
任务:将本地调用序列化为消息并发送给服务器。
服务端(Server)
功能:接收和处理客户端请求。
任务:反序列化收到的消息,执行相应服务,并返回结果。
通信协议
作用:定义客户端与服务端之间如何交换数据。
常见协议:
HTTP/HTTPS
TCP/UDP
序列化与反序列化
序列化:将数据结构或对象转换为可传输格式。
反序列化:将接收到的数据转换回原始结构或对象。
常用工具:
JSON、XML、Protocol Buffers、Thrift
RPC 工作流程
客户端代理生成请求
将方法调用及参数进行封装。
序列化
将封装后的请求对象转换为字节流。
网络传输
使用指定的通信协议将字节流发送到服务器端。
服务端接收与反序列化
接收到字节流后,进行反序列化得到方法调用和参数。
...
客户端与服务器的基本通信流程 1. 创建 Socket
客户端 :创建一个 Socket 对象,指定服务器地址和端口。
服务器 :创建一个 ServerSocket 对象,绑定到指定端口。
2. 建立连接
客户端 :通过调用 connect() 方法请求与服务器建立连接。
服务器 :通过调用 accept() 方法等待客户端连接请求。
3. 数据传输
输入输出流 :
客户端和服务器获取输入输出流(如 InputStream 和 OutputStream)。
使用这些流来发送和接收数据。
4. 关闭连接
客户端和服务器 :完成数据传输后,各自关闭相应的输入输出流以及 Socket 连接。
Java 实现细节 1. 客户端代码示例 1234567891011121314151617181920212223242526272829import java.io.*;import java.net.*;public class Client { public static void main(String[] args) { ...
服务化拆分的必要性 业务复杂度
高复杂度:如果系统业务逻辑复杂,跨多个领域,服务化拆分能使各个功能模块独立演进。
低复杂度:简单业务通常不需要服务化,可能增加不必要的管理成本。
团队规模
大团队:团队人数多时,服务化便于不同小组独立开发,提高效率。
小团队:较小的团队可能更适合单体应用,以减少沟通和管理开销。
部署和扩展需求
频繁部署:需要频繁上线新功能或修复 bug 的系统适合服务化,可以减少影响范围。
弹性扩展:某些模块流量波动大,通过服务化可单独扩展。
技术因素 技术栈灵活性
多技术栈:不同模块使用不同技术栈时,服务化是合理选择。
单一技术栈:如果全部使用同一技术栈,可能不必要进行拆分。
系统耦合性
高耦合度:高度耦合的系统可能需要重构以实现有效的服务化。
低耦合度:低耦合系统更容易实现并从中受益。
成本和收益分析 开发成本
服务化增加了初始开发和配置成本,需要评估是否值得投入。
运维成本
监控、日志、网络等运维成本会增加,需要专业运维支持。
整体收益
需综合考虑以上因素,看长期收益是否超过初始投入。
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微服务的定义 基本概念
微服务架构是一种软件开发风格,将应用程序分解为一组小型、独立运行的服务。
每个微服务通常实现单一业务功能,可以独立部署和扩展。
特征
自治性:每个微服务都是独立的,拥有自己的数据库和数据模型。
去中心化:微服务团队可以自主选择技术栈、工具和平台。
容错性:由于系统是分布式的,某个微服务故障不会影响整个系统。
微服务架构的优点 灵活性与可扩展性
可以根据需求独立扩展特定的微服务,而不是整个应用程序。
技术多样性
团队可以为不同的微服务选择不同的编程语言和框架。
持续交付与部署
微服务支持更频繁、更快速的代码发布周期。
微服务架构的挑战 服务间通信复杂度
需要处理不同微服务之间的数据传输和调用问题,通常使用 HTTP/REST 或消息队列。
数据管理复杂度
各个微服务可能有各自的数据存储方案,需要解决数据一致性问题。
常用技术栈Java 相关框架与工具
Spring Boot:用于快速创建生产级别、独立运行的 Java 应用程序。
Spring Cloud:提供了一些常用模式实现,如配置管理、注册中心、断路器等。
容器化与编排工具
D ...
服务化的定义 概念
服务化是一种软件设计和开发方法,将应用程序划分为独立的、松耦合的服务,每个服务负责特定功能。
背景
源于面向服务架构(SOA)和微服务架构,旨在提高系统的灵活性和可维护性。
服务化的特点 松耦合
各个服务之间通过明确的接口进行通信,减少了模块间的依赖。
重用性
通过标准化接口,服务可以被多个应用程序重用。
可扩展性
采用水平扩展方式,通过增加服务实例来提升系统性能。
独立部署
每个服务可以独立开发、测试和部署,不影响其他部分。
服务化的优势 提高开发效率
团队可以并行开发不同的服务模块,提高整体开发速度。
简化维护
更改某一功能只需修改对应的服务,降低了整个系统变更引入错误的风险。
技术多样性
不同服务可使用不同技术栈,根据实际需求选择最佳实现方案。
服务化的挑战 分布式复杂性
增加了网络通信开销,需要处理分布式系统相关问题,如网络延迟、故障恢复等。
数据一致性
在分布式环境中,保证数据一致性是一大难题,需要设计合理的数据同步和事务处理机制。
Java 在服务化中的应用Spring Boot 和 Spring Cloud
提供了一整套工 ...
定义 单体应用架构是一种传统的软件设计模式,其中所有功能模块和组件都在一个单一的代码库中开发、构建和部署。整个应用程序作为一个整体进行管理,通常运行在一个进程中。
特点 统一代码库
集中管理:所有代码集中在一个版本控制仓库中。
简单构建:整个应用程序使用一个构建脚本,生成一个单独的可执行文件或包。
部署简单
单一部署单元:只需一次部署,所有功能模块均可更新。
减少网络调用:模块间通信通过内存调用而非网络请求。
资源共享
共享内存和缓存:各模块可以直接共享数据结构和缓存,提高性能。
统一资源配置:资源如数据库连接池等配置在一起,简化管理。
优势 简化开发过程
快速启动:新开发者可以快速了解整个系统的架构和设计。
低通信开销:内部模块通过函数调用通信,相较于微服务架构有更低的延迟。
易于测试与调试
集成测试简单:由于所有组件都在一起,可以方便地进行端到端测试。
一致性调试环境:单一运行环境便于模拟生产问题。
成本效益高
低基础设施要求:不需要复杂的分布式系统管理工具。
简化运维流程:运维人员只需关注一个独立的系统实例。
缺点 可扩展性受限
资源竞争:随着用户增长,对 C ...
定义BIO(Blocking I/O)
概念:BIO 是 Java 中一种传统的网络编程模型,代表同步阻塞 I/O。
工作原理:在 BIO 模式下,每个连接都会有一个独立的线程进行处理,线程会阻塞等待数据的读写。
使用场景 小型应用或并发量低的场合
适用原因:由于连接数较少,线程资源消耗不高,BIO 的同步阻塞特性不会造成明显的性能瓶颈。
传统架构系统
适用原因:老旧系统或简单结构的应用程序中常见,由于易于理解和实现,维护成本较低。
优缺点分析 优点
实现简单:编码和调试相对容易,对开发人员要求较低。
模型直观:以每个请求对应一个线程的方式处理,逻辑清晰。
缺点
资源消耗大:每个请求都需要独立的线程,当并发量大时,会占用大量系统资源。
性能瓶颈:大量线程切换和上下文切换导致性能下降,不适合高并发场景。
实现步骤 创建服务端 Socket
使用 ServerSocket 类创建服务端 Socket,并绑定到指定端口上等待客户端连接。
接受客户端连接
通过调用 accept() 方法来监听并接受客户端请求,一旦有新连接进来,就会阻塞直到有连接为止。
...
同步非阻塞 NIO 概述 什么是 NIO?
NIO(New IO)是 Java 提供的一套新的 I/O API,与传统的 IO 相比,NIO 提供了更高效的 I/O 处理方式。
主要特性包括缓冲区(Buffer)、通道(Channel)、选择器(Selector)等。
同步与非阻塞的含义
同步:在 NIO 中,操作是同步的,即线程会主动等待操作完成。
非阻塞:线程可以在等待数据准备好的同时执行其他操作,提高资源利用率。
NIO 的核心组件 缓冲区(Buffer)
用于存储数据,所有从通道中读取或写入的数据都需要通过缓冲区。
常用类型包括 ByteBuffer、CharBuffer、IntBuffer 等。
通道(Channel)
提供文件、网络等 I/O 操作的连接接口。
支持异步读写,与传统流不同,通道可以进行双向的数据传输。
选择器(Selector)
用于管理多个通道,可以实现单线程处理多个网络连接。
提供了一种机制,可以检测一组通道中哪些已经准备好进行读写操作。
应用场景 高并发服务器
使用非阻塞 NIO 可以有效提升服务器在高并发 ...