RPC框架中客户端的实现
RPC框架中客户端的实现
RPC客户端实现的难点在于客户端一般都不是单线程的，需要考虑在多线程的情况下如何流畅的使用客
户端而不会出现并发的问题，交互过程的模型图如下：
就如上面的模型图所示，在多线程的客户端中，客户端与数据库之间会维护一个连接池。当线程中的代码
需要访问数据库时，先从数据库中获取一个连接，与数据库交互完成后再将这个连接归还给线程池。所以对
于业务线程来说，拿到的连接不会同时被其他的线程所共享，这样就可以避免并发的问题
此外，服务器的性能往往随着并发连接数量的增加而下降，所以必须严格控制有效连接的数量；连接池的
数量上限也是数据库的一层壁垒，下面将介绍一些客户端设计中的主要机制
一、安全锁
连接池是为多线程而设计的，每个线程都会访问线程池的对象，所以线程池需要使用锁来控制数据结构
的安全。安全锁会使线程安全，但是也会导致性能受损。锁的临界区代码要尽量避免耗时的计算和I/O操作，
而且锁的粒度还要尽可能的细，但是代码实现不易
增大锁的粒度可能在某些程度上使代码实现更为容易，因为连接都是用来进行相对缓慢的I/O操作的，锁
是基于内存操作的，相比于I/O操作可以忽略不记
二、懒惰连接
连接池的连接多为懒惰连接，在需要的时候才会向数据库中申请。因为一个系统非常闲置，以前开辟了
太多的连接是对资源的浪费；懒惰的连接池可以保证只会对单线程的程序开辟一个连接
当然懒惰连接也有不好的地方，比如服务器的代码需要经过一个热身的过程，早来的请求需要额外付出
一次建立连接的耗时代价、如果数据库连接参数不正确，需要在收到用户的请求进行显式数据访问时才能发现
三、健康检查和性能追踪
连接池中管理的连接可能或因为网络原因而损坏断开连接，连接池需要保持内部管理的连接是健康可用
具体实现的机制如下：
线程从连接池中申请连接返回之前，线程池需要对连接进行检查，确定连接是通常的
线程将连接归还给连接池时，线程池对连接进行检查，确定连接没有被搞坏
线程池定时对管理的连接进行检查
如果检查发现连接有问题时，一般的做法两种：
抛弃当前的连接连接池的连接数量减1，如果是在线程的borrow方法中，那就再重新去连接池申请一个
修复当前连接，一般也就是执行重连
此外，好的连接池还应该考虑到性能的可追踪性，当用户通过线程池分配的连接去访问数据库时，
它的消息执行时间应该是可以被统计和追踪的。所以连接池往往还需要对原生的连接进行一定程度的
包装，在关键的函数代码调用前后增加性能统计代码，并对外提供监听端口，以便将统计信息传递给
外部的监控模块
四、超时策略
当业务线程繁忙的时，连接池内部的连接可能会出现不够用的场景，一个线程请求的borrow方法
在长时间的等待后仍然等不到空闲的连接，这就是超时问题，主要有以下是3种解决方案：
- 永不超时，等不到就一直接着等
- 一定的时间拿不到后，就像外部抛出超时异常，中断业务逻辑
- 如果发现连接池没有空闲连接，就去申请一个新的连接给调用方。当调用方归还连接的时候，连接池计算当前
缓存的连接数量，如果超过了最大的连接数，就将当前的连接销毁，否则就保存
五、多路复用
传统的RPC客户端都是基于一问一答的，同一个连接上连续的两个请求必须按先后顺序排队获取结果。高级
RPC客户端往往是同一个连接上可以同时进行多个请求，并且可以乱序的执行。通过在请求中增加一个唯一的ID
进行标识，服务器的响应消息携带请求ID到客户端，客户端就可以将响应和请求进行关联
上述实现多个请求的方式就是多路复用，HTTP1.X协议是一问一答的，但是HTTP2.0就具备了多路复用的
特性，Google开源的gRPC就是基于HTTP2.0的多用复用连接实现的高性能RPC框架
而且多路复用的连接往往都是线程安全的，它支持多个线程同时写入请求而不会出现并发问题，性能很好，
但是实现起来比较难
六、单向请求
对一些不是特别重要的请求可以不需要服务器进行响应，客户端在发送完请求后不需要等待结果直接返回
的就是单向请求，它一般适应于允许少量丢失的请求，比如日志信息
七、心跳
当客户端长期空闲时，服务器往往会自动关闭连接以减轻资源的消耗，当客户端再次请求时，就会遇到连接
已断开的错误；为了避免这种错误，一般有两种方法，一是当请求遇到连接错误时进行重连测试，另一种就是
通过心跳告知服务器不要关闭连接