什么是RPC？聊聊node中怎么实现 RPC 通信

javascriptjavascript 2023-08-28 23:17:50 501
摘要： 【相关教程推荐：nodejs视频教程】什么是RPC？RPC：RemoteProcedureCall(远程过程调用)是指远程过程调用，也就是说两台服务器A，B，一个应用部署在A服务器上，想要调用B服务器上应用提供的函数/方法，由于不在一个内存空间，不能直接...

【相关教程推荐：nodejs视频教程】

什么是RPC？

RPC：Remote Procedure Call(远程过程调用)是指远程过程调用，也就是说两台服务器A，B，一个应用部署在A服务器上，想要调用B服务器上应用提供的函数/方法，由于不在一个内存空间，不能直接调用，需要通过网络来表达调用的语义和传达调用的数据。

RPC vs HTTP

相同点

  • 都是两台计算机之间的网络通信。ajax是浏览器和服务器之间的通行，RPC是服务器与服务器之间的通行
  • 需要双方约定一个数据格式

不同点

  • 寻址服务器不同

ajax 是使用 DNS作为寻址服务获取域名所对应的ip地址，浏览器拿到ip地址之后发送请求获取数据。

RPC一般是在内网里面相互请求，所以它一般不用DNS做寻址服务。因为在内网，所以可以使用规定的id或者一个虚拟vip，比如v5:8001，然后到寻址服务器获取v5所对应的ip地址。

  • 应用层协议不同

ajax使用http协议，它是一个文本协议，我们交互数据的时候文件格式要么是html，要么是json对象，使用json的时候就是key-value的形式。

RPC采用二进制协议。采用二进制传输，它传输的包是这样子的[0001 0001 0111 0110 0010]，里面都是二进制，一般采用那几位表示一个字段，比如前6位是一个字段，依次类推。

这样就不需要http传输json对象里面的key，所以有更小的数据体积。

因为传输的是二进制，更适合于计算机来理解，文本协议更适合人类理解，所以计算机去解读各个字段的耗时是比文本协议少很多的。

  • TCP通讯方式

  • 单工通信：只能客户端给服务端发消息，或者只能服务端给客户端发消息

  • 半双工通信：在某个时间段内只能客户端给服务端发消息，过了这个时间段服务端可以给客户端发消息。如果把时间分成很多时间片，在一个时间片内就属于单工通信

  • 全双工通信：客户端和服务端能相互通信

选择这三种通信方式的哪一种主要考虑的因素是：实现难度和成本。全双工通信是要比半双工通信的成本要高的，在某些场景下还是可以考虑使用半双工通信。

ajax是一种半双工通信。http是文本协议，但是它底层是tcp协议，http文本在tcp这一层会经历从二进制数据流到文本的转换过程。

理解RPC只是在更深入地理解前端技术。

buffer编解码二进制数据包

创建buffer

buffer.from: 从已有的数据创建二进制

const buffer1 = Buffer.from('geekbang')
const buffer2 = Buffer.from([0, 1, 2, 3, 4])


<Buffer 67 65 65 6b 62 61 6e 67>
<Buffer 00 01 02 03 04>

buffer.alloc: 创建一个空的二进制

const buffer3 = Buffer.alloc(20)

<Buffer 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00>

往buffer里面写东西

  • buffer.write(string, offset): 写入字符串
  • buffer.writeInt8(value, offset): int8表示二进制8位(8位表示一个字节)所能表示的整数，offset开始写入之前要跳过的字节数。
  • buffer.writeInt16BE(value, offset): int16(两个字节数)，表示16个二进制位所能表示的整数，即32767。超过这个数程序会报错。
const buffer = Buffer.from([1, 2, 3, 4]) // <Buffer 01 02 03 04>

// 往第二个字节里面写入12
buffer.writeInt8(12, 1) // <Buffer 01 0c 03 04>

大端BE与小端LE：主要是对于2个以上字节的数据排列方式不同(writeInt8因为只有一个字节，所以没有大端和小端)，大端的话就是低位地址放高位，小端就是低位地址放低位。如下：

const buffer = Buffer.from([1, 2, 3, 4])

buffer.writeInt16BE(512, 2) // <Buffer 01 02 02 00>
buffer.writeInt16LE(512, 2) // <Buffer 01 02 00 02>

RPC传输的二进制如何表示传递的字段

PC传输的二进制是如何表示字段的呢？现在有个二进制包[00, 00, 00, 00, 00, 00, 00]，我们假定前三个字节表示一个字段值，后面两个表示一个字段的值，最后两个也表示一个字段的值。那写法如下：

writeInt16BE(value, 0)
writeInt16BE(value, 2)
writeInt16BE(value, 4)

发现像这样写，不仅要知道写入的值，还要知道值的数据类型，这样就很麻烦。不如json格式那么方便。针对这种情况业界也有解决方案。npm有个库protocol-buffers，把我们写的参数转化为buffer：

// test.proto 定义的协议文件
message Column {
  required float num  = 1;
  required string payload = 2;
}
// index.js
const fs = require('fs')
var protobuf = require('protocol-buffers')
var messages = protobuf(fs.readFileSync('test.proto'))

var buf = messages.Column.encode({
	num: 42,
	payload: 'hello world'
})
console.log(buf)
// <Buffer 0d 00 00 28 42 12 0b 68 65 6c 6c 6f 20 77 6f 72 6c 64>

var obj = messages.Column.decode(buf)
console.log(obj)
// { num: 42, payload: 'hello world' }

net建立RPC通道

半双工通信

服务端代码:

const net = require('net')

const LESSON_DATA = {
  136797: '01 | 课程介绍',
  136798: '02 | 内容综述',
  136799: '03 | Node.js是什么？',
  136800: '04 | Node.js可以用来做什么？',
  136801: '05 | 课程实战项目介绍',
  136803: '06 | 什么是技术预研？',
  136804: '07 | Node.js开发环境安装',
  136806: '08 | 第一个Node.js程序：石头剪刀布游戏',
  136807: '09 | 模块：CommonJS规范',
  136808: '10 | 模块：使用模块规范改造石头剪刀布游戏',
  136809: '11 | 模块：npm',
  141994: '12 | 模块：Node.js内置模块',
  143517: '13 | 异步：非阻塞I/O',
  143557: '14 | 异步：异步编程之callback',
  143564: '15 | 异步：事件循环',
  143644: '16 | 异步：异步编程之Promise',
  146470: '17 | 异步：异步编程之async/await',
  146569: '18 | HTTP：什么是HTTP服务器？',
  146582: '19 | HTTP：简单实现一个HTTP服务器'
}

const server = net.createServer(socket => {
  // 监听客户端发送的消息
  socket.on('data', buffer => {
    const lessonId = buffer.readInt32BE()
    setTimeout(() => {
      // 往客户端发送消息
      socket.write(LESSON_DATA[lessonId])
    }, 1000)
  })
})

server.listen(4000)

客户端代码:

const net = require('net')

const socket = new net.Socket({})

const LESSON_IDS = [
  '136797',
  '136798',
  '136799',
  '136800',
  '136801',
  '136803',
  '136804',
  '136806',
  '136807',
  '136808',
  '136809',
  '141994',
  '143517',
  '143557',
  '143564',
  '143644',
  '146470',
  '146569',
  '146582'
]

socket.connect({
  host: '127.0.0.1',
  port: 4000
})

let buffer = Buffer.alloc(4)
buffer.writeInt32BE(LESSON_IDS[Math.floor(Math.random() * LESSON_IDS.length)])

// 往服务端发送消息
socket.write(buffer)

// 监听从服务端传回的消息
socket.on('data', buffer => {
  console.log(buffer.toString())

  // 获取到数据之后再次发送消息
  buffer = Buffer.alloc(4)
  buffer.writeInt32BE(LESSON_IDS[Math.floor(Math.random() * LESSON_IDS.length)])

  socket.write(buffer)
})

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