分布式系统详解--基础知识（通信）

上一篇文章我们写到了分布式系统详解--基础知识（线程），简单了解了一下线程的基本概念和线程和分布式的那斩不断理还乱的关系。今天再讲解一下它的另外一个必备知识--通信！进程之间进行通信是分布式的核心，失去了通信，也就无所谓子系统之间的相互联系。本篇文章主要介绍的几个基础知识，网络的基本概念知识、I/O通信模型、RPC和面向消息通信。嗯，温故而知新的时候到了~~

一。网络的基础知识

1.1 来个最基本的表格--OSI七层参考模型（我也借用一下网络上这张比较流行的图片，不明白？没事下面还有详细解释）

表1-1 OSI各层次关系表

层次	数据格式	功能	典型设备
（七）应用层（Application）	数据	用户接口：应用层是用户与网络，以及应用程序与网络间的直接接口，使得用户能够与网络进行交互式联系。实现各种服务：该层具有的各种应用程序可以完成和实现用户请求的各种服务。	终端设备：（PC、手机、平板）等。
（六）表示层（Presentation）	数据（Date）	数据格式处理：协商和建立数据交换的格式，解决各应用程序之间在数据格式表示上的差异。数据的编码：处理字符集和数字的转换。压缩和解压缩：为了减少数据的传输量，这一层还负责数据的压缩与恢复。数据的加密和解密：可以提高网络的安全性。	终端设备：（PC、手机、平板）等。
（五）会话层（Session）	数据（Date）	会话管理：组织和协调两个会话进程之间的通信，并对数据交换进行管理。寻址：使用远程地址建立会话连接。出错控制：从逻辑上讲会话层主要负责数据交换的建立、保持和终止。	终端设备：（PC、手机、平板）等。
（四）传输层（Transport）	数据组织成数据段	传输连接管理：提供建立、维护和拆除传输连接的功能。传输层在网络层的基础上为高层提供“面向连接”和“面向无连接”服务。处理传输差错：通过这一层传输的数据将由目标设备确认，如果在指定的时间内未收到确认信息，数据将被重发	终端设备：（PC、手机、平板）等。
（三）网络层（Network）	分割和重新组合数据包（Packet ）	基于网络层地址（IP地址）进行网络系统间的路径选择。也就是说：通过路由选择算法，为报文或分组通过通信子网选择最适当的路径。	路由器
（二）数据链路层（Data Link）	bit信息封住那个为数据帧（Frame）	同个各种控制协议，将有差错的物理信道转化为无差错的、能可靠传输数据帧的数据连接	网桥、交换机
（一）物理层（Physical）	传输bit流	建立、维护和取消物理连接	网卡、光纤、中继器

慢慢看就明白了，提前明白的童鞋们~可以稍作回顾......哈哈。

1.2 TCP/IP网络模型--四层

其实跟上面的差不多，不过这里还是简单介绍一下他们各自的简介~

网络接口层：又称“链路层”。作用：A.数据封装/解封装成帧(frame)。B.控制帧传输。C.流量控制。

网络层：又称“互联网层”。作用：IP地址分类、子网划分、IP路由。处理分组在网络中的活动。

传输层：作用：两台主机上的应用程序提供端到端的通信。

应用层：负责处理特定的应用程序细节。

二、I/O通信模型

同步、异步、阻塞、非阻塞的定义。可以说一大堆了。简单介绍个例子。

小明喜欢喝豆浆，也喜欢喝牛奶。于是，他就买了一个豆浆机，还养了两头奶牛~~

同步阻塞：小明早上想喝豆浆，于是他去先去豆浆机那里磨豆浆，一直看着豆浆磨好之后，他才去做别的事情。

同步非阻塞：小明早上想喝豆浆，于是他去先去豆浆机那里磨豆浆，豆浆机开动后，隔上一段时间回来一趟看看磨好了没。

异步非阻塞：小明早上想喝豆浆，还想喝牛奶，他买了个豆浆机还买了个自动挤奶器，于是他只负责将豆子放在豆浆机，让牛到自动挤奶器旁边，等到豆浆机停下了，挤奶器停下了，小明就知道它的早餐好了，小明很满足~~

三、进入Java NIO

3.1 Java NIO的定义：

什么是NIO呢？来看看他的全拼（java non-blocking IO（实际上是 new io））提供缓存支持的数据容器，使用它可以提供非阻塞式的高伸缩性网络。

NIO的特点：

A、既可以从通道中读取数据，又可以写数据到通到。流的读写通常是单项的。

B、通道可以异步读写

C、通道中的数据总是要先读到一个Buffer，或者总是要从一个Buffer中写入。

3.2 Java NIO和IO的对比

IO	NIO
面向流	面向缓冲
阻塞IO	非阻塞IO
无	选择器

NIO有三个核心部分组成：

（1）Channel

FileChannel 从文件中读写数据。

DatagramChannel 能通过UDP读写网络中的数据。

SocketChannel 能通过TCP读写网络中的数据。

ServerSocketChannel可以监听新进来的TCP连接，像Web服务器那样。对每一个新进来的连接都会创建一个SocketChannel。

RandomAccessFile aFile = new RandomAccessFile("data/nio-data.txt", "rw");
FileChannel inChannel = aFile.getChannel();

（2）Buffer

ByteBuffer buf = ByteBuffer.allocate(48);

写入数据到Buffer
调用flip()方法
从Buffer中读取数据
调用clear()方法或者compact()方法

（3）Selector

Selector selector = Selector.open();
channel.configureBlocking(false);
SelectionKey key = channel.register(selector, SelectionKey.OP_READ);
while(true) {
  int readyChannels = selector.select();
  if(readyChannels == 0) continue;
  Set selectedKeys = selector.selectedKeys();
  Iterator keyIterator = selectedKeys.iterator();
  while(keyIterator.hasNext()) {
  SelectionKey key = keyIterator.next();
  .........
  keyIterator.remove();
 }
}

在这里我们看Selector，如果要使用他，我们需要进行注册Channel，调用其select()方法。

四、RPC(Remote Procedure Call Protocol)--远程过程调用协议

相信有一些童鞋已经对于RPC的已经有了一些初步了解，在这里还是简单介绍一下。

RPC定义：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（进程），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。而RPC就是客户端在不知道调用细节的情况下，调用存在于远程计算机上的某个对象，就想调用本地对象一样。

还是找个中文的图比较好接受~~

远程调用流程图

我们分析一下这十个步骤：

1，客户函数以正常的方式调用客户句柄。

2，客户句柄生成一个消息，调用本地的操作系统。

3，客户端将本地的消息推送到远程的操作系统。

4，远程的操作系统将消息交给了客户句柄。

5，客户句柄将参数提取出来，调用服务器。

6-10步重复上面的操作回到了客户函数。

那么RPC是做了什么呢？封装图上的2~8步。

所以看完这篇文章我们也就应该明白了，想要进行分布式搭建，那么就势必有着服务器之间的通信问题需要的着解决。通信问题又是非常重要的，所以简单介绍了一下网络的基础知识，我们从客户端传输的信息是如何进行传输的，在这里就利用到了I/O技术和NIO技术。进行一套通信又是如此的繁杂，在服务器之间的联系上需要经过十步操作才能到达发送端，那么有一些不需要我们进行必须操作，那么RPC就来了，他成功的帮助了我们解决掉了主机与主机间间通讯的问题，不得不说现在也有一些成熟的框架，比如说Dubbo，它的底层也是基于netty.....

okok..今天又涨姿势了

关于Dubbo的文章之后会有详细的讲解，敬请期待~~~