深度思考rpc框架面经之四

7 netty机制的一些理解

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7.1 Netty支持的端口号:

Netty可以绑定到任何合法的端口号，这与大多数网络库类似。有效的端口范围是从0到65535，但通常建议使用1024以上的端口，因为0-1023的端口已经为众所周知的服务保留。

7.2 Netty使用NIO机制:

• NIO与复用Channel:
  Netty基于Java NIO（非阻塞IO）构建，其核心是事件驱动和回调机制。当我们说到"复用Channel"，通常指的是IO多路复用技术，例如在Unix系统中的select, poll和epoll等机制。这些机制允许单一线程监听多个连接的IO事件（如可读、可写等），从而提高并发处理能力。

• 程序员手动设置:
  Netty提供了一个高层次的抽象，所以开发者不需要直接与低层的多路复用API交互。开发者创建和配置Channel、EventLoop和其他Netty组件时，IO多路复用是自动进行的。但是，当然，Netty也为高级用户提供了足够的灵活性，以允许他们调整和优化行为。

7.3 Netty默认的传输层协议:

当你创建一个Netty服务或客户端而没有明确指定传输类型时，Netty默认使用TCP作为其传输协议。但是，明确指定你想使用的传输类型总是一个好习惯。例如，在Netty中，你可以选择NioServerSocketChannel或NioSocketChannel为基于NIO的TCP传输，也可以选择其他的Channel类型，如NioDatagramChannel用于UDP传输。

7.4 这里的channel相当于是与某一个客户端建立的连接，EventLoop相当于调用了select方法监听这些连接吗，然后会根据线程模型将这些连接交给相应的handle

是的，你的理解基本上是准确的。Netty的概念和传统的网络编程模型有很多相似之处，但它为开发者提供了更高级的抽象和更灵活的配置选项。以下是对你提到的几个关键点的概述和补充：

1. Channel:

   在Netty中，Channel是网络通信的核心抽象，代表一个连接或一个数据传输通道。对于TCP来说，一个Channel对应于一个客户端与服务器之间的连接。

2. EventLoop:

   EventLoop负责处理网络事件和执行I/O操作。事实上，一个EventLoop通常对应于一个线程，这个线程在内部使用如select、poll或epoll等多路复用技术来监听多个Channel上的事件。这样，一个线程（或EventLoop）可以高效地管理和处理多个连接。

3. 线程模型与Handler:

   Netty有一个叫做EventLoopGroup的概念，它是EventLoop的一个集合，通常用于代表一组工作线程。当一个新的连接被接受时，它会被分配给EventLoopGroup中的一个EventLoop，并且在该连接的整个生命周期内，所有的I/O操作都由这个EventLoop（即一个固定的线程）处理，这保证了对于一个特定的连接，其相关的事件始终由同一个线程按顺序处理。

   当EventLoop检测到某个Channel上的事件（例如数据可读）时，它会将该事件传递给对应的Handler处理。Handler是Netty中用于处理各种网络事件（如读、写、连接、断开连接等）的组件。

4. Pipeline:

   Netty还有一个ChannelPipeline的概念，它是ChannelHandler的一个链表，用于处理或拦截Channel的入站和出站事件。这为开发者提供了一个强大的工具来组合和重用各种处理逻辑。

总之，Netty提供了一套强大而灵活的工具和抽象，使得网络编程变得更加简单和高效。

8 服务注册/发现/下线以及负载均衡（阿里一面）

8.1 一个rpc框架什么时候跟注册中心交互的，可以介绍一下吗？

RPC框架与注册中心主要在以下几个时刻交互：

• 服务注册：当服务提供者启动后，会将自己提供的服务信息注册到注册中心，通常这个过程发生在服务提供者启动的初始化阶段。

• 服务发现：服务消费者在启动后，会从注册中心获取所需的服务信息，这个过程称为服务发现。服务发现可能在服务消费者启动的时候发生，也可能在运行过程中定时进行，以获取最新的服务信息。

• 服务下线：服务提供者在关闭或者因为某种原因无法提供服务时，会将自己从注册中心移除。这个过程通常发生在服务提供者关闭的时候。

• 服务变更：当自身的运行状态发生了变化时，可以向注册心报告

8.2 服务注册的时候会注册什么信息呢？

正确答案：
在使用RPC（远程过程调用）框架的过程中，服务注册是非常重要的一部分。在服务注册过程中，以下是一些通常会注册的信息：

• 服务标识符（与实例id不同）：这是一个全局唯一的标识符，用于区分各个服务。这个标识符通常包含服务的名称以及版本号，这样消费者可以根据需要选择对应版本的服务。
• 服务地址：注册的服务需要提供其可以被找到和访问的网络地址，这通常包括IP地址和端口号。
• 服务接口元数据：这包括一些额外的服务信息，如服务的描述、服务的状态（如健康状况）、服务提供的方法或接口详情等。
• 服务提供者信息：可能包含提供者的机器信息，比如CPU，内存等，便于服务发现和负载均衡系统做出更合理的决策。

这些信息将被注册到服务注册中心，供消费者查询和使用。注意，具体注册哪些信息可能会因不同的RPC框架和使用场景而异。

8.3 rpc的客户端路由怎么做的（是在讲怎么做负载均衡的）？支持自定义的路由操作吗（自定义的负载均衡策略）

真正要实现拓展的方法：

RPC框架通常会提供一些内置的负载均衡策略，例如：轮询、随机、最小连接数等。然而，在某些情况下，这些内置的策略可能无法满足特定的业务需求。许多RPC框架也考虑到了这种情况，所以它们支持用户自定义负载均衡策略。
以一些常见的RPC框架为例：

• 在Dubbo中，用户可以通过实现LoadBalance接口来定义自己的负载均衡策略。在服务消费者端，可以通过@Reference(loadbalance = “myLoadBalance”)来使用自定义的负载均衡策略。

在实现自定义的负载均衡策略时，需要考虑到服务的健康状况、网络延迟、服务器的负载等因素。此外，也需要注意线程安全性和性能的问题。
注意，自定义负载均衡策略的具体方法会因不同的RPC框架而异。具体实现时，需要查阅对应RPC框架的官方文档或相关资料。

9 泛化调用

9.1 什么是泛化调用？

答：一般的调用过程，使用的方法签名是明确的，明文的，但是还有一种情况是服务端本身提供不了这么明确的api签名，这个时候你传过去的服务和方法都有可能是字符串，你传过去的参数就是一个大的map，它只是指定好了哪个请求打到对应的哪个服务端，服务端这一层再去做相应的反射和寻找；客户端拿到响应的数据时，不使用已知sdk对象接收，而是用固定的泛型或者Object对象接收。

9.1.1 gpt4:什么是RPC框架的泛化调用？

泛化调用允许客户端调用服务端的方法，而无需在客户端编译时知道服务的接口定义。简而言之，它允许在没有服务接口和实体类的情况下调用远程服务。这对于某些动态调用的场景（如API网关或特定的服务测试工具）特别有用。

使用泛化调用，服务消费者通常传递服务名称、方法名称以及方法参数等详细信息，RPC框架则负责将这些信息转化为实际的服务调用。

9.1.2 有哪些RPC框架支持这种调用？

多数成熟的RPC框架都支持泛化调用。常见的如：

• Dubbo: Alibaba的开源RPC框架Dubbo支持泛化调用，允许使用者在不知道服务定义的情况下进行远程方法调用。
• gRPC: Google的gRPC框架也支持类似的功能，尽管它的实现方式可能与Dubbo等框架略有不同。
• Apache Thrift: 这是另一个支持泛化调用的RPC框架。

9.1.3 泛化调用下，服务的提供者还需要向注册中心注册所有的接口服务吗？

是的，服务提供者仍然需要将其接口服务注册到注册中心。泛化调用主要影响的是客户端，因为它允许客户端在不知道接口定义的情况下进行调用。而服务提供者仍然需要将其服务和接口信息注册到注册中心，以便消费者能够发现和调用它。注册中心的主要目的是服务发现，不论是传统的调用还是泛化调用，消费者都需要知道提供者的地址和其他元数据。

9.1.4 比如下面我这种客户端的调用方式是非泛化调用嘛：

    public static void main2(String[] args) {
    
    
        RpcClient client = new NettyClient(CommonSerializer.PROTOBUF_SERIALIZER);
        RpcClientProxy rpcClientProxy = new RpcClientProxy(client);
        HelloService helloService = rpcClientProxy.getProxy(HelloService.class);
        HelloObject object = new HelloObject(12, "This is a message");
        String res = helloService.hello(object);
        System.out.println(res);
        ByeService byeService = rpcClientProxy.getProxy(ByeService.class);
        System.out.println(byeService.bye("Netty"));
    }

答：
基于你提供的代码，你正在使用的是非泛化调用。以下是原因：

1. 明确定义的接口: 你有HelloService和ByeService两个明确定义的接口，以及相应的方法（例如hello()和bye()）。在非泛化调用中，服务消费者和服务提供者通常都知道这个接口的定义。

2. 明确的类型: 使用了明确的类型，如HelloObject。这是一个特定类型的参数，消费者和提供者都知道其结构。

3. 代理的使用: 你通过RpcClientProxy创建了接口的代理，使得远程调用看起来就像是本地调用。但是，你仍然明确地调用了helloService.hello(object)和byeService.bye("Netty")，这意味着你知道调用的方法和需要传递的参数。

在泛化调用中，调用通常更加动态和灵活。例如，你可能只需要知道方法的名字、参数的类型和参数值，但不需要事先知道接口或方法的明确定义。而在非泛化调用中，像你的示例那样，所有这些都是明确的和预先定义的。

9.1.5 那你能给我一个简单的泛化调用的demo嘛

当然可以。泛化调用是一种更加灵活、更加动态的调用方式，主要应用于以下场景：

1. 当你不知道要调用的具体服务或方法。
2. 当服务消费者和服务提供者没有共享的接口定义。
3. 当需要构建更加灵活的、可以在运行时决定调用哪个服务的系统。

泛化调用的关键在于，你不是基于固定的、已知的接口或类来发起调用，而是在运行时动态构建要调用的服务信息。

以下是一个泛化调用的简单示例：

public class GenericInvokeDemo {
    
    

    public static void main(String[] args) throws Exception {
    
    
        RpcClient client = new NettyClient(CommonSerializer.PROTOBUF_SERIALIZER);
        RpcClientProxy rpcClientProxy = new RpcClientProxy(client);

        // 使用泛化调用，不需要预先定义接口
        String serviceName = "HelloService";
        String methodName = "hello";
        
        // 这里仅仅是为了示意，实际的参数名和参数类型可能需要通过其他方式获得
        String[] parameterTypes = new String[] {
    
    "HelloObject"};
        Object[] arguments = new Object[] {
    
    new HelloObject(12, "This is a message")};

        Object result = invoke(rpcClientProxy, serviceName, methodName, parameterTypes, arguments);
        System.out.println(result);
    }

    public static Object invoke(RpcClientProxy proxy, String serviceName, String methodName, String[] parameterTypes, Object[] arguments) throws Exception {
    
    
        // 构建RpcRequest，通常需要更加复杂的逻辑来处理参数类型和参数值
        RpcRequest request = new RpcRequest();
        request.setInterfaceName(serviceName);
        request.setMethodName(methodName);
        request.setParameters(arguments);
        // ... 其他属性设置

        // 使用RpcClientProxy发送请求
        RpcResponse response = proxy.sendRequest(request);
        
        // 检查响应并返回结果
        if (response.getStatus() == RpcResponse.SUCCESS) {
    
    
            return response.getData();
        } else {
    
    
            throw new Exception("RPC调用失败: " + response.getMessage());
        }
    }
}

在这个示例中，我们没有直接使用HelloService接口或它的hello方法，而是动态地构建了serviceName和methodName来确定要调用的服务。这允许我们在没有预先知道具体服务的情况下进行RPC调用。

请注意，这只是一个简化的示例，实际的泛化调用可能会涉及到更加复杂的逻辑，例如处理不同的参数类型、处理不同的返回类型等。

9.2 为什么需要泛化调用？

答：泛化调用的主要优势在于它提供了一个高度灵活的调用方式，使得调用者不必依赖于服务端的具体接口定义。泛化调用有以下主要应用场景和好处：

1. 动态调用：当接口数量巨大或者接口经常变动时，使用泛化调用可以避免频繁地更新客户端SDK或者代码。

2. 桥接不同系统：对于一些需要跨平台或跨语言工作的应用，泛化调用可以作为一个中间层来桥接不同系统，不必为每个系统单独定制API。

3. 测试与工具开发：泛化调用可以方便地构建测试工具，让开发者或者测试者动态地调用服务，而无需预先知道服务的具体实现。

4. API网关与管理：对于API网关或者服务管理平台，泛化调用允许它们转发请求到具体的服务，同时提供统一的日志、监控和安全策略。

5. 减少代码冗余：泛化调用避免了为每一个服务或者接口生成和维护客户端代码，降低了维护成本。

9.3 泛化调用的缺点是什么？

答：尽管泛化调用提供了很大的灵活性，但它也有一些缺点：

1. 性能开销：由于涉及到动态解析和反射，泛化调用通常比具体的方法调用有更高的性能开销。

2. 复杂性增加：泛化调用引入了额外的解析和映射逻辑，可能会增加系统的复杂性。

3. 类型不安全：由于方法签名和参数都是动态指定的，可能导致运行时错误，而这些错误在编译时是难以检测到的。

4. 开发体验：对于开发者来说，没有具体的接口定义可能导致更难以理解和使用，同时也难以利用某些IDE的特性，如代码补全和提示。

总的来说，泛化调用是一个强大而灵活的工具，但也需要根据具体的应用场景来权衡其优缺点。

10 protocol buffer协议

推荐阅读：protobuf怎样传输复杂数据结构？

10.1 什么是.proto文件，里面包含了什么内容，一般存储在哪里?

1. .proto 文件:
   .proto 文件是 Protocol Buffers (protobuf) 的语言中立的描述文件。它定义了你想要通过 protobuf 序列化或反序列化的消息的格式。使用特定于语言的编译器（例如 protoc 为 Java、C++ 和 Python），可以从 .proto 文件生成数据访问类。

2. .proto 文件内容:
   .proto 文件包括以下内容：

   • 消息定义: 定义消息类型和它们的字段。

   message Person {
     string name = 1;
     int32 age = 2;
     string email = 3;
   }
   

   • 字段数据类型: 像 int32、string、bool、bytes 等基本数据类型，以及自定义类型（其他消息类型或枚举）。

   • 服务定义 (可选): 如果你使用 protobuf 与 gRPC 进行 RPC 通信，那么你可以在 .proto 文件中定义服务和它们的方法。

   service MyService {
     rpc MyMethod(RequestType) returns (ResponseType);
   }
   

   • 枚举定义:

   enum MyEnum {
     UNKNOWN = 0;
     TYPE_A = 1;
     TYPE_B = 2;
   }
   

   • 导入其他 .proto 文件: 使用 import 语句，可以在一个 .proto 文件中重用另一个 .proto 文件中的定义。

   import "other_file.proto";
   

   • 包和命名空间：为了避免命名冲突，你可以给 .proto 文件定义一个包。

   package mypackage;
   

   • 其他选项: 如定义自定义的 Java 包、优化模式等。

   option java_package = "com.mycompany.mycode";
   

3. .proto 文件存储位置:
   .proto 文件的存储位置取决于项目的结构和开发团队的选择。在多个项目或多种语言之间共享 .proto 文件时，可能会将它们存储在一个中心的位置。对于大型的组织，有时会有一个专门的 git 仓库来存储所有 .proto 文件，以确保跨团队之间的共享和版本控制。

   在单个项目中，.proto 文件通常与源代码一起存储在版本控制系统中，例如在一个特定的目录下，例如 src/main/proto/（对于 Java Maven 项目）。

总的来说，.proto 文件是 protobuf 系统中的核心部分，它定义了要序列化和反序列化的消息的结构。

10.2 .proto文件定义了消息的格式，所以客户端和服务端双方会根据这个文件反射生成对应的类是嘛?

是的，您的理解是正确的。

当您定义了一个.proto文件后，可以使用 Protocol Buffers 的编译器 protoc 来生成对应的代码。这些生成的代码会包含你在.proto文件中定义的消息类型的类定义。

例如，如果你定义了一个 .proto 文件，内容如下：

syntax = "proto3";

message Person {
  string name = 1;
  int32 age = 2;
  string email = 3;
}

使用 protoc 编译器，你可以为多种编程语言生成代码，例如 Java、C++、Python 等。比如，如果你想为 Java 生成代码，你可以使用以下命令：

protoc --java_out=. your_file_name.proto

执行这条命令后，编译器将会为你生成一个 Java 文件，里面包含了 Person 类的定义。这个类会包含字段的 getter、setter 以及其他一些方法，如序列化和反序列化的方法。

因此，服务端和客户端都可以使用这个.proto文件生成对应的代码，并确保他们之间的消息格式是一致的。这是 Protocol Buffers 强大之处：您只需要定义一次消息格式，然后可以为多种编程语言生成代码。

10.3 如果使用 Protocol Buffers，客户端和服务端序列化对象的 Serializable 接口还有必要实现吗？(根据10.1和2可知不需要了)

当你使用 Protocol Buffers (protobuf) 作为序列化框架时，不需要再让你的对象实现 Java 的 Serializable 接口。实际上，protobuf 有自己的方式来定义和序列化数据。

在 protobuf 中，你会定义 .proto 文件，描述你的数据结构。然后，protobuf 编译器 (protoc) 会生成对应语言的数据类和序列化/反序列化代码。这些生成的代码在 Java 中并不依赖于 Serializable 接口。

总之，如果你已经选择使用 protobuf，那么不需要（也不应该）实现 Serializable 接口。而protobuf提供的序列化和反序列化方法会比 Java 原生的 Serializable 更高效和灵活。

10.4 如何理解 Protocol Buffers的兼容性

Protocol Buffers（简称 Protobuf）的设计重点之一是向后兼容性和向前兼容性。这使得服务可以独立地进行迭代和部署，而不会导致与其他服务或客户端之间的通信中断。这种兼容性对于微服务架构和分布式系统来说尤为重要，因为在这些系统中，各个服务的升级和部署可能是独立进行的。

以下是一些关于 Protobuf 兼容性的要点：

1. 向后兼容性（Backwards Compatibility）：

   • 如果您添加新的字段，老版本的代码读取新版本的数据时，它会忽略这些新字段。
   • 如果您删除一个字段，您不应该再使用该字段的编号。新版本的代码读取旧版本的数据时，会将该字段视为默认值（如果提供的话）。

2. 向前兼容性（Forwards Compatibility）：

   • 老版本的代码可以解析由新版本的代码产生的数据（不包括新代码引入的新字段）。
   • 新字段在旧版本代码中会被忽略。

3. 非兼容性的变更：

   • 修改已存在的字段的编号是破坏性的。
   • 修改字段的类型（如从 int32 改为 string）也是破坏性的。

4. 保留字段：

   • 如果你删除了字段，你应该在 .proto 文件中声明该字段为保留字段，以确保将来不会再次使用这个字段编号或名称。

为了最大程度地保持兼容性，通常的建议是：

• 不要改变已存在的字段的编号和类型。
• 新增的字段应该是可选的，或者有明确的默认值。
• 删除字段时，使用保留关键字来防止未来的冲突。

这种兼容性机制确保了即使服务和客户端的版本不完全匹配，他们之间的通信也可以正常进行，至少在大多数情况下。

10.5 能给出例子嘛？

当然可以。通过具体的例子，我们来了解 Protocol Buffers 的向前和向后兼容性。

假设我们有一个服务，该服务用于管理用户信息。最初版本的 .proto 文件可能如下：

Version 1 的 .proto 文件：

message User {
    int32 id = 1;
    string name = 2;
}

1. 当服务和客户端都是这个版本时，他们可以顺利地互相通讯。

现在，我们决定扩展这个消息，增加一个新的字段。

Version 2 的 .proto 文件：

message User {
    int32 id = 1;
    string name = 2;
    string email = 3; // 新增的字段
}

2. 向后兼容性：当新版本的服务发送包含 email 字段的 User 消息给旧版本的客户端时，旧客户端会忽略这个新字段，并正常处理其他字段。这就是向后兼容性。

随后，我们决定某个字段不再需要了，所以我们要删除它。

Version 3 的 .proto 文件：

message User {
    int32 id = 1;
    string name = 2;
    reserved 3; // 字段编号 3 现在已经被保留
}

3. 向前兼容性：当旧版本的服务（还有 email 字段的版本）发送 User 消息给新版本的客户端时，新客户端会看到这个字段已被标记为保留（虽然实际的名字 email 不会出现），因此会忽略它，并正常处理其他字段。这就是向前兼容性。

这些示例展示了如何在 Protobuf 消息结构发生变化时保持通信的兼容性。这种兼容性极大地方便了分布式系统的迭代和部署。

10.6 什么是向前兼容、向后兼容

这个问题的答案涉及到我们如何定义"前"和"后"的概念，以及我们从哪个方向考虑这种兼容性。

1. 向后兼容性（Backwards Compatibility）：

   • 当我们说某样东西是“向后兼容”的时候，我们通常意味着新版本的系统可以处理旧版本的数据或请求。换句话说，我们在向“后面”看，考虑新版本与之前的版本之间的兼容性。
   • 例如，一个新版的软件可以读取由其旧版本创建的文件。或者在本例中，新版本的服务可以处理旧版本客户端的请求。
   • 实际场景：服务端使用了新版本（如增加了新字段），而客户端仍然使用旧版本。当客户端发送不包含新字段的数据到服务端时，服务端能够正常处理这些数据。

2. 向前兼容性（Forwards Compatibility）：

   • 当我们说某样东西是“向前兼容”的时候，我们意味着旧版本的系统可以处理新版本的数据或请求。我们在向“前面”看，考虑如何让旧版本与未来的版本之间保持兼容性。
   • 例如，一个旧版的软件可以读取由其新版本创建的文件。或者在本例中，旧版本的客户端可以处理新版本服务端的响应。
   • 实际场景：客户端使用了新版本（如增加了新字段），而服务端仍然使用旧版本。当服务端发送不包含新字段的数据到客户端时，客户端能够正常处理这些数据，且忽略新字段。

这种命名方式可能会令人感到混淆，但主要是从系统的角度来看：当考虑“后面”的版本时，我们考虑向后兼容性；当考虑“前面”的版本时，我们考虑向前兼容性。

10.7 版本的新旧是由服务端和客户端的对比来的是嘛，并且以服务端为中心

是的，你的理解是正确的。在许多分布式系统和客户端-服务器模型中，特别是在考虑兼容性时，服务端往往被视为中心。原因有以下几点：

1. 集中控制：服务端通常有更多的控制权。例如，你可以决定何时更新服务端软件，但你无法决定所有客户端何时更新。

2. 多样性的客户端：客户端可能有各种各样的版本、平台和配置。考虑到这种多样性，保持服务端的稳定性和兼容性显得尤为重要。

3. 稳定性和持续性：服务端通常需要24/7在线，为各种版本的客户端提供服务。因此，考虑服务端的兼容性尤为关键。

4. 发布流程：在某些情况下，服务端的更新可能相对集中和可控，而客户端的更新（尤其是在移动环境中）可能会受到用户选择、设备兼容性等因素的影响。

因此，当我们讨论兼容性时，我们确实通常从服务端的角度来看。例如，向后兼容性确保新版本的服务端能够与旧版本的客户端交互，而向前兼容性确保旧版本的服务端能够与新版本的客户端交互。这种以服务端为中心的视角使得版本管理和协议更新变得相对更加简单和可控。