谈tcp，http，socket，rpc，grpc

简介：计算机网络的五(七)层协议：物理层、数据链路层、网络层、传输层、(会话层、表示层)和应用层。

tcp：是传输层协议，主要解决数据如何在网络中传输。

http：是应用层协议，主要解决如何包装数据（文本信息），是建立在tcp协议之上的应用。tcp协议是以二进制数据流的形式解决传输层，但对上层的应用开发不友好，所以面向应用层的开发又产生了http协议。

socket：是针对TCP或UDP的具体接口实现，提供了在传输层进行网络编程的方法。

rpc：Remote Procedure Call)是远程过程调用，比如说现在有两台服务器A, B，一个在A服务器上的应用想要调用B服务器上的应用提供的某个，由于不在两个方法不在一个内存空间，不能直接调用，需要通过网络表达调用的语义和传达调用的数据。常存在于分布式系统中。

之前的攻略中，也有实践使用过 rpc 服务的案例。请参考：

微服务框架nameko + sanic简单使用

微服务是什么、为什么、测哪些、怎么测

http与rpc的区别与联系：

1、RPC跟HTTP不是对立面，RPC中可以使用HTTP作为通讯协议。RPC是一种设计、实现框架，通讯协议只是其中一部分。

2、RPC的本质是提供了一种轻量无感知的跨进程通信的方式，在分布式机器上调用其他方法与本地调用无异（远程调用的过程是透明的，你并不知道这个调用的方法是部署在哪里，通过PRC能够解耦服务）。RPC是根据语言的API来定义的，而不是基于网络的应用来定义的，调用更方便，协议私密更安全、内容更小效率更高。

3、http接口是在接口不多、系统与系统交互较少的情况下，解决信息孤岛初期常使用的一种通信手段；优点就是简单、直接、开发方便。利用现成的http协议 进行传输。但是如果是一个大型的网站，内部子系统较多、接口非常多的情况下，RPC框架的好处就显示出来了，首先（基于TCP协议的情况下）就是长链接，不必每次通信都要像http 一样去3次握手什么的，减少了网络开销；其次就是RPC框架一般都有注册中心，有丰富的监控管理；发布、下线接口、动态扩展等，对调用方来说是无感知、统 一化的操作。第三个来说就是安全性。最后就是最近流行的服务化架构、服务化治理，RPC框架是一个强力的支撑。

rpc的过程本质：

1、建立通信：在客户端与服务端建立起数据传输通道，大都是TCP连接（gRPC使用了HTTP2）。

2、寻址：A服务器上的应用需要告诉RPC框架：B服务器地址、端口，调用函数名称。所以必须实现待调用方法到call ID的映射。

3、序列化与反序列化：由于网络协议都是二进制的，所以调用方法的参数在进行传递时首先要序列化成二进制，B服务器收到请求后要再对参数进行反序列化。恢复为内存中的表达方式，找到对应的方法进行本地调用，得到返回值。返回值从B到A的传输仍要经过序列化与反序列化的过程。

名词小结
名词 特点

RPC：远程过程调用（分布式、微服务间的方法调用）
HTTP：无状态，每次请求都要发送一个request，服务器响应之后就断掉（http header中的keep-alive指的是tcp）
TCP：面向连接，三次握手保证通信可靠
UDP：非面向连接，不可靠，速度快（可以手动对数据收发进行验证，IM系统多采用，QQ）
socket：TCP协议的接口实现，面向传输层进行网络编程

RPC：远程过程调用（分布式、微服务间的方法调用）
HTTP：无状态，每次请求都要发送一个request，服务器响应之后就断掉（http header中的keep-alive指的是tcp）
TCP：面向连接，三次握手保证通信可靠
UDP：非面向连接，不可靠，速度快（可以手动对数据收发进行验证，IM系统多采用，QQ）
socket：TCP协议的接口实现，面向传输层进行网络编程

grpc：grpc是谷歌开源的一个 rpc 框架，面向移动和 http/2 设计。

1、内容交换格式采用ProtoBuf(Google Protocol Buffers)，开源已久，提供了一种灵活、高效、自动序列化结构数据的机制，作用与XML，Json类似，但使用二进制，（反）序列化速度快，压缩效率高。

2、传输协议 采用http2，性能比http1.1好

3、和很多RPC系统一样，服务端负责实现定义好的接口并处理客户端的请求，客户端根据接口描述直接调用需要的服务。客户端和服务端可以分别使用gPRC支持的不同语言实现。

附：ProtoBuf 具有强大的IDL（interface description language，接口描述语言）和相关工具集（主要是protoc）。用户写好.proto描述文件后，protoc可以将其编译成众多语言的接口代码。

grpc的优势：

1、grpc是一个现代的开源高性能rpc框架，可以在任何环境下运行。

2、它可以高效地连接数据中心内和数据中心之间的服务，并支持负载平衡、跟踪、运行状况检查和身份验证。

3、它也适用于分布式计算的最后一英里，将设备、移动应用程序和浏览器连接到后端服务。

4、在微服务风格的架构中高效连接多语言服务,可以将移动设备、浏览器客户端连接到后端服务，支持10多种语言的客户端，高效简单的服务定义框架，基于http/2传输双向流，可插拔认证、跟踪、负载平衡和健康检查。
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五层架构
本质上五层架构并没有比上述架构有太大差别，只是进一步细化了。

用户界面层：即网页，用户能实实在在看得到的，能进行操作的界面；
控制层：控制用户界面层和业务逻辑层进行数据交互，
业务逻辑层：针对具体问题的操作，对业务逻辑的处理；
数据持久层：控制事务，直接操作数据库，对数据进行CRUD操作（即数据的增、删、改、查），即Hibernate或MyBatis负责与数据库的通信；
系统服务层：即提供公共的服务性功能，供各个操作层使用。

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三层架构
简介
三层架构是从整个业务应用角度对程序的划分，其分层逻辑来源于“高内聚低耦合”的思想。三层分别为：表现层，业务逻辑层，数据访问层（持久化层）。

内聚性：又称块内联系。指模块的功能强度的度量，即一个模块内部各个元素彼此结合的紧密程度的度量。若一个模块内各元素（语名之间、程序段之间）联系的越紧密，则它的内聚性就越高。
耦合性：也称块间联系。指软件系统结构中各模块间相互联系紧密程度的一种度量。模块之间联系越紧密，其耦合性就越强，模块的独立性则越差。模块间耦合高低取决于模块间接口的复杂性、调用的方式及传递的信息。
各层解析
表现层：用户看到的界面，作用就是接收用户提交的请求数据，反馈程序的响应数据给用户。目的提供可交互的操作界面。
业务逻辑层：“具体问题，具体分析”。不同请求做出不同响应。对数据层的一中整合方式。
数据访问层：提供对数据库操作的多种途径。
三层特点
优点：
解耦。上层只依赖下一层，便于发现和修改BUG。
简化复杂问题：各层分工明确，将复杂问题简化了。
逻辑复用：业务接口没变，业务层和数据层能直接用。
便于开发：各层接口在开发前规定好，可以独立开发。
方便部署：将各层开发成组件，则可以独立部署。
缺点
降低系统性能。不采用分层结构，可以直接造访数据库，获取数据。现在必须通过中间层来完成。
导致级联的修改。在表现层增加一个功能，需要在业务和数据层都增加相应的代码。

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四层架构
四层架构有两种方式。

第一种形式： 

该架构比三层多了一个系统服务层：提供公共的服务性代码，供各个操作层使用。

第二种方式：

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