RPC框架原理（一）

学习顺序：从网络，到IO模型，到RPC

目前只涉及网络IO（与磁盘IO无关）

网络和IO的关系，IO（input和output）面向的是谁？

OSI 7层参考模型，TCP/IP协议

分层解耦是软件工程学特点，OSI7层模型被实现出来共通使用的是TCP/IP协议

为什么会出现一个会话层

逃离了底层内核里面连接的约束，不是同一个生命周期内的，会话层是比内核公共层次中更高的一个层次。
例子：用户持久化登陆，在浏览器上连接（登陆）一次某服务端，会话层中记住一个session，浏览器与服务端连接断开，在下一次重新连接的时候直接带上会话层中的session，无需重新认证（不需要重新走会话层重新构建）。
（ps：如果想让用户认证一次后永远不需要重新登陆，强调持久性，可以将session存到一个可靠性更高的地方，如redis）

三次握手

内核开辟一段空间（资源，即socket和queue）
因此
网路IO的读写是单机行为，是面向socket的queue（队列，即socket缓冲区）去读写

socket

套接字，插座
由客户端和服务端组成（客户端和服务端套在一起），形成的结果是四元组（全局唯一的）。（要是不唯一，数据包可能出现串扰）
四元组包括：客户端ip、port，服务端ip、port

心跳keep alive

在socket连接后，如何尽早感知对方下线（比如，挂掉），而不是在需要传数据时才发现。

内核开启心跳检查——属于健康检查级别
但是在内核中开辟的心跳，他的维度、层次（只检查tcp对应的socket是否连接）；
想做服务的健康检查时，没有办法使用内核中的心跳检查。
kernel只能保证socket连接没问题，无法知道其上面的某一个服务（一个socket上面可能有多个服务）是否有问题。所以需要在applicate应用层也需要做心跳

心跳分为：

• 内核TCP级的心跳
• 应用层的心跳

长连接：生命周期较长，在三次握手和四次挥手之间，进行了多次数据传输，各种请求（复用了该连接）
短连接：生命周期短，只为了完成一个请求响应
无论长短连接，都可以开启keepalive

四次挥手

网络IO（IO模型）

网络IO是程序app和内核kernel之间的过程
程序在网络IO中无论是read还是write，其实都是要对内核中的队列Queue进行操作

IO模型：
BIO模型：当app读取（read）时，如果queue是空的，那么就没有返回值，这时候会进入一种阻塞状态blocking；如果有很多个连接，所以每一个连接对应一个线程，每个线程去阻塞自己对应线程去读取，直到有返文，对应线程才会动。需要的资源较多
NIO模型：无论有没有数据，read就一定会返回（所以可以使用一个线程处理多个连接） ，有弊端，如果一直没有收到消息，该线程一直在空跑（使用多路复用器解决）

多路复用器：多个连接就是多条路
多个连接作为参数传递给一个函数，这个函数会返回其中谁有数据的状态/事件
内核级的，减少read调用次数。
然后再去read，相比NIO的read精准有效不浪费。

同步/异步IO模型：
程序自己去read，都叫做同步IO模型；
异步IO模型

IO框架

IO模型是在内核kernel中实现的
内核可以完成对网卡向上一直到tcp，网络协议栈；可以向上支撑成千上万的程序

虚拟化：app->kernel（进程级）->kernel->CPU
容器化：app->kernel（协议栈放在kernel中）->CPU

底层

例如一个问题：有client端和server端，请问他们所选用的IO模型
client端可以使用BIO，server端使用NIO
因为一个client对应一个server，一个server可能与多个client连接

基本的计算机构成：一块CPU、内存、网卡、硬盘、键盘

程序是如何运行在计算机当中的
当按下电源，计算机中做的第一件事情（主板检测……先略过），从磁盘的引导分区里面拿到引导程序，再加载文件系统，识别文件系统后读取，内核是第一个进入内存的。

内核第一个加载进内存，然后是各种application程序

内核作用：可以向下管理所有硬件（统一管理）；程序需要通过访问内核访问硬件

程序通过访问内核（内核中的函数）叫做——系统调用system call

但同时要考虑安全问题，使用空间划分进行安全隔离

CPU上的程序是如何切换的，才能理解从app切换到内核是如何实现的，才能理解如何完成系统调用

晶振给CPU一个信号，产生一个中断（时钟中断），内核中进程调度程序（函数），计算机中有很多表IDT（interrupt describe table）（中断描述表，0-255个信号，第二列是一个地址），CPU根据晶振信号找IDT表中地址，找到进程调度地址。
内核中有两个队列：running queue（可运行的进程）、blocking queue（阻塞的队列，等待事件，无法拿到CPU直接运行）

进程调度针对running queue中的进程，进程调度就是从running queue队列中选一个进程放入CPU执行

还有一个表GDT（描述内核空间在哪里）