网络编程

May 6, 2024

网络分层图 # ![[net_layer.png]] TCP是传输层的协议，而基于TCP造出来的HTTP和各类RPC协议，它们都只是定义了不同消息格式的应用层协议而已。 HTTP协议（Hyper Text Transfer Protocol），又叫做超文本传输协议。我们用的比较多，平时上网在浏览器上敲个网址就能访问网页，这里用到的就是HTTP协议。 RPC（Remote Procedure Call），又叫做远程过程调用。它本身并不是一个具体的协议，而是一种调用方式。虽然大部分RPC协议底层使用TCP，但实际上它们不一定非得使用TCP，改用UDP或者HTTP，其实也可以做到类似的功能。 RPC # vs HTTP # HTTP: ![[http.png]] RPC: ![[rpc.png]] 服务发现 [x] # 首先要向某个服务器发起请求，你得先建立连接，而建立连接的前提是，你得知道IP地址和端口。这个找到服务对应的IP端口的过程，其实就是服务发现。 在HTTP中，你知道服务的域名，就可以通过DNS服务去解析得到它背后的IP地址，默认80端口。 而RPC的话，就有些区别，一般会有专门的中间服务去保存服务名和IP信息，比如consul或者etcd，甚至是redis。想要访问某个服务，就去这些中间服务去获得IP和端口信息。由于dns也是服务发现的一种，所以也有基于dns去做服务发现的组件，比如CoreDNS。 底层连接形式 [x] # 以主流的HTTP1.1协议为例，其默认在建立底层TCP连接之后会一直保持这个连接（keep alive），之后的请求和响应都会复用这条连接。 而RPC协议，也跟HTTP类似，也是通过建立TCP长链接进行数据交互，但不同的地方在于，RPC协议一般还会再建个连接池，在请求量大的时候，建立多条连接放在池内，要发数据的时候就从池里取一条连接出来，用完放回去，下次再复用，可以说非常环保。 由于连接池有利于提升网络请求性能，所以不少编程语言的网络库里都会给HTTP加个连接池，比如go就是这么干的。 可以看出这一块两者也没太大区别，所以也不是关键。 传输的内容 # 基于TCP传输的消息，说到底，无非都是消息头header和消息体body。 header是用于标记一些特殊信息，其中最重要的是消息体长度。 body则是放我们真正需要传输的内容，而这些内容只能是二进制01串，毕竟计算机只认识这玩意。所以TCP传字符串和数字都问题不大，因为字符串可以转成编码再变成01串，而数字本身也能直接转为二进制。但结构体呢，我们得想个办法将它也转为二进制01串，这样的方案现在也有很多现成的，比如json，protobuf。 这个将结构体转为二进制数组的过程就叫序列化，反过来将二进制数组复原成结构体的过程叫反序列化。 ![[tobytes.png]] 序列化和反序列化 对于主流的HTTP1.1，虽然它现在叫超文本协议，支持音频视频，但HTTP设计初是用于做网页文本展示的，所以它传的内容以字符串为主。header和body都是如此。在body这块，它使用json来序列化结构体数据。 我们可以随便截个图直观看下。 ![[tobetes_details.png]] HTTP报文 可以看到这里面的内容非常多的冗余，显得非常啰嗦。最明显的，像header里的那些信息，其实如果我们约定好头部的第几位是content-type，就不需要每次都真的把"content-type"这个字段都传过来，类似的情况其实在body的json结构里也特别明显。 而RPC，因为它定制化程度更高，可以采用体积更小的protobuf或其他序列化协议去保存结构体数据，同时也不需要像HTTP那样考虑各种浏览器行为，比如302重定向跳转啥的。因此性能也会更好一些，这也是在公司内部微服务中抛弃HTTP，选择使用RPC的最主要原因。 当然上面说的HTTP，其实特指的是现在主流使用的HTTP1.1，HTTP2在前者的基础上做了很多改进，所以性能可能比很多RPC协议还要好，甚至连gRPC底层都直接用的HTTP2。 结论 # 纯裸TCP是能收发数据，但它是个无边界的数据流，上层需要定义消息格式用于定义消息边界。于是就有了各种协议，HTTP和各类RPC协议就是在TCP之上定义的应用层协议。 RPC本质上不算是协议，而是一种调用方式，而像gRPC和thrift这样的具体实现，才是协议，它们是实现了RPC调用的协议。目的是希望程序员能像调用本地方法那样去调用远端的服务方法。同时RPC有很多种实现方式，不一定非得基于TCP协议。 从发展历史来说，**HTTP主要用于b/s架构，而RPC更多用于c/s架构。但现在其实已经没分那么清了，b/s和c/s在慢慢融合。**很多软件同时支持多端，所以对外一般用HTTP协议，而内部集群的微服务之间则采用RPC协议进行通讯。 RPC其实比HTTP出现的要早，且比目前主流的HTTP1.1性能要更好，所以大部分公司内部都还在使用RPC。 HTTP2.0在HTTP1.1的基础上做了优化，性能可能比很多RPC协议都要好，但由于是这几年才出来的，所以也不太可能取代掉RPC。 TCP # 八股文常背，TCP是有三个特点，面向连接、可靠、基于字节流。 粘包问题 # 因为： ![[tcp_is_dataflow.png]] 所以： ![[nianbaowenti.png]] 无法区分上述两种情况。 得出： 纯裸TCP是不能直接拿来用的，你需要在这个基础上加入一些自定义的规则，用于区分消息边界。 于是我们会把每条要发送的数据都包装一下，比如加入消息头，消息头里写清楚一个完整的包长度是多少，根据这个长度可以继续接收数据，截取出来后它们就是我们真正要传输的消息体。 ...