net/rpc中一个函数调用的旁白

身份介绍

大家好，我的名字叫小R，大家也可以叫我的全名：RPC请求，我从出生开始，就背负着全村人的希望，但我知道等待我的将会是一条漫长的链路，虽然在整个链路之中，会有多名长辈（Call，Method，Client等等）为我保驾护航，但我仍旧会经历许多的磨练（序列化+反序列化）直到将我的精神（请求参数）传达到中央（服务端）。此时我的任务就结束了，但我知道一定会有来者（响应），将我的躯体转化成果实（响应结果）传回我的村子里（client）。无论如何，我都将在这里叙述我的故事。

正题

RPC，全称 remote procedure call，中文名叫远程函数调用，做的事情非常简单，就是远程的，这里的远程可以指的是本地其他的函数，或者是其他机器、集群、机房上的，但是归根结底，就是客户端和服务端的一次通信。这样的通信还有很多，比如数据库设计中的主从设计、计算存储分离，都和RPC大同小异。

收益

RPC实际上最大的收益就是：由于客户端不需要关心服务端的函数如何实现（整个过程对于客户端来说是黑盒的），从扩容的角度来看，在服务端测可以支持无限的水平扩容，从业务侧开发的角度来看，也极大地减少了业务侧开发的成本。

坏处

上面说到客户端不需要关心服务端如何实现，特别是在企业级项目中，RPC经常被用作微服务架构的通信基础，那么实际上服务端要想保证高可用+高稳定性，就必须要做到如下几点：

• 强大的负载均衡+高效的服务发现
• 相应的熔断、限流措施，优雅的重试机制
• 弹性扩容、缩容机制
  相比于单体架构微服务架构会将上述的几点的影响转化到最大，相应的也就增加了底层负载均衡等微服务水平结构的开发难度。

net/RPC 源码剖析

主要名词解释

• Client：
  • Request：是链表结构，本质上是一次请求头部写入，这里仅仅用来记录调用方法名、seq（seq类似一个时间戳的概念，每一次调用都会分配一个seq number，且后调用RPC的seq number永远大于先调用的）以及下一个request。和数据库中的log有点类似，这里的作用是可以用来追溯请求记录，自定义上报埋点，或者分析网络状况等等
  • ClientCodec：Client-Server 链路传输中的编码解码库，会讲整合后的RPC编码成相应的流写入RPC Session，以便server读取，同时对服务端返回的响应体进行解码，供Client读取。
  • Call：正在执行的一次RPC调用。
• Server：
  • serviceMap：一个线程安全的map，后来记录不同的服务名与服务本身的映射。
  • freeReq：同Client端的Request解释。
  • freeResp：和Request作用基本相同，不赘述了。

下面我将用一张图来讲述一下链路中的RPC调用函数的执行流程

客户端流程讲解：

1. 调用Call 函数：func (client *Client) Call(serviceMethod string, args interface{}, reply interface{}) error，call函数是对外暴露给客户端调用的接口
   serviceMethod 服务+方法名，为字符串类型，有大小写检查，例如我想调用Service A中的Get方法，那么就是A.Get
args 调用RPC方法参数，一般为结构体
   reply 一般为返回，根据预期的返回值创建相应的结构体
2. Call函数会调用Go函数，主要作用是创建channel，保证请求执行的有序性（这里可能还有一个目的是可以通过设置channel的大小来防范针对RPC的洪泛攻击），channel的类型是Call类型，默认大小是1，主要作用是传递Call和接收从服务端返回的Call
   在Go()这个方法里，主要做了这么几件事
   • 将serviceMethod, args, reply, channel 封装进Call里面
   • 调用send(call *Call)
3. func (client *Client) send(call *Call)
   Send() 主要作用是
   1. 进一步的创建request，用作链路追踪和回溯 以及
   2. 将request和args写入session

至此为止，调用一次远程调用的request的全部信息已经组装完成，写入session的操作是：调用flush()函数将组装的的request+call写入I/O writer，等待服务端读取，相应步骤涉及到的函数如下：
* err := client.codec.WriteRequest(&client.request, call.Args)
* c.encBuf.Flush() // Flush writes any buffered data to the underlying io.Writer.

服务端流程讲解：

初始化

我们会在代码里手动初始服务端监听线程（这个过程可能在本地，也可以是利用http协议开放ip+端口的形式启动）

Register(new(Service))
rpc.HandleHTTP()
l, e := net.Listen("tcp", ":1234")
if e != nil {
     
	log.Fatal("listen error:", e)
}
go http.Serve(l, nil)

所以实际上很清楚（low）了，RPC虽然启用的是tcp的协议，但是本质上还是套了一个http的壳，创建TCP连接，利用http的调度去监听TCP的listener，所以个人感觉RPC实际上是一种特殊的http，或者可以说RPC的application layer是基于http的

启动

我们的远端RPC调用通常是按这样的顺序去执行的

1. func (server *Server) ServeHTTP(w http.ResponseWriter, req *http.Request)
2. func (server *Server) ServeConn(conn io.ReadWriteCloser)
3. func (server *Server) ServeCodec(codec ServerCodec)
4. func (s *service) call(server *Server, sending *sync.Mutex, wg *sync.WaitGroup, mtype *methodType, req *Request, argv, replyv reflect.Value, codec ServerCodec)

调用ServeHTTP的时候会创建一个connection（顾名思义，用来接受http报文的连接），这个connection会被当作入参传入到ServeConn中，在ServeConn中会创建一个gobServerCodec的结构体，并作为入参传入到ServeCodec，ServeCodec主要是为了解码request和编码response而生的。解码request之后，会调用Call函数去执行相应的代码，并返回Response，Response同客户端中Request的编码写入逻辑类似，就不再赘述了。

从设计模式的角度理解net/rpc源码的设计

假如说让我从0开始，不借助任何的资料，我是万万设计不出这样高内聚低耦合的代码，其实看别人的代码能理解只是第一步，最重要的是要学习这个代码的设计思路，有时候可能好的代码能比你只多传一个参数，但少写几十行兼容
下面我来列举一下我任何设计的比较好的代码块。
同时也希望各位大佬能在留言区讨论

1. ServeCodeC 和 ServeConn的拆分：之所以这样拆分，是保证了对于上层ServeConn来说，不需要关心底层的解码编码逻辑，同时如果底层换了一套这样的逻辑，我们也不需要对上层有过多的更改，总结起来：在设计代码的时候，我们需要考虑，如果下层代码执行逻辑发生了颠覆性变更的时候，改动上层的成本有多少，耦合度越低的代码，改动成本一定越小。
2. Request 的设计：request的设计我起初以为是一种在链路传输中的基本单元，后来发现不是，链表结构的Request更多的作用是链路的一个监控和追踪，能够更好的监控网路中的状况，有了这个Request，我们可以根据其做更多的自定义监控机制，为上层业务以及容灾容错设计提供了一种思路和基础。