FRME高性能RPC框架

📖 项目简介

FRME RPC Framework 是一个高性能、低延迟的Java RPC框架，专为分布式系统设计。框架采用模块化架构，支持多种序列化协议、负载均衡算法和容错机制，为企业级应用提供可靠的服务间通信解决方案。

✨ 核心特性

🚀 高性能

• 基于Netty NIO：采用高性能网络通信框架
• 零拷贝技术：减少数据复制次数，提升传输效率
• 连接池复用：减少连接建立开销
• 批量处理：支持请求批量处理，提高吞吐量

🔧 多协议支持

• 序列化协议：Protobuf、Kryo、Hessian、JSON、Java原生
• 注册中心：Zookeeper、Nacos、Consul
• 负载均衡：轮询、随机、加权随机、一致性哈希

🛡️ 高可用

• 健康检查：自动检测服务可用性
• 熔断降级：防止服务雪崩
• 超时重试：自动重试机制
• 限流保护：防止服务过载

📊 可监控

• 性能指标：完整的调用统计和性能监控
• 管理控制台：Web界面管理和监控
• 链路追踪：支持分布式链路追踪

🏗️ 架构设计

┌─────────────────┐    ┌─────────────────┐    ┌─────────────────┐
│   客户端应用     │    │   注册中心       │    │   服务端应用     │
└─────────────────┘    └─────────────────┘    └─────────────────┘
         │                       │                       │
         ▼                       ▼                       ▼
┌─────────────────┐    ┌─────────────────┐    ┌─────────────────┐
│  RPC客户端代理   │◄──►│  服务注册发现    │◄──►│  RPC服务端处理   │
└─────────────────┘    └─────────────────┘    └─────────────────┘
         │                                               │
         ▼                                               ▼
┌─────────────────┐                            ┌─────────────────┐
│   负载均衡器     │                            │   业务服务实现   │
└─────────────────┘                            └─────────────────┘
         │
         ▼
┌─────────────────┐
│   网络通信层     │◄──────────────────────────────────────────────┘
└─────────────────┘
         │
         ▼
┌─────────────────┐
│   序列化层       │
└─────────────────┘

📦 模块结构

frme-rpc-framework/
├── frme-rpc-core/              # 核心模块
│   ├── ServiceInstance         # 服务实例模型
│   ├── RpcRequest/Response     # RPC请求响应模型
│   └── 核心接口定义
├── frme-rpc-registry/          # 服务注册发现
│   ├── Zookeeper支持
│   ├── Nacos支持
│   └── Consul支持
├── frme-rpc-transport/         # 网络传输层
│   ├── Netty实现
│   ├── 编解码器
│   └── 连接管理
├── frme-rpc-serialization/     # 序列化层
│   ├── Protobuf序列化
│   ├── Kryo序列化
│   ├── Hessian序列化
│   └── JSON序列化
├── frme-rpc-loadbalancer/      # 负载均衡
│   ├── 轮询算法
│   ├── 随机算法
│   ├── 加权随机
│   └── 一致性哈希
├── frme-rpc-fault-tolerance/   # 容错机制
│   ├── 熔断器
│   ├── 重试机制
│   └── 限流器
├── frme-rpc-admin/            # 管理控制台
│   ├── Web界面
│   ├── 监控面板
│   └── 配置管理
└── frme-rpc-examples/         # 示例项目
    ├── 服务提供者示例
    └── 服务消费者示例

🚀 快速开始

环境要求

• Java 8+
• Maven 3.6+
• Zookeeper 3.6+ (可选)

1. 添加依赖

<dependency>
    <groupId>com.frme.rpc</groupId>
    <artifactId>frme-rpc-core</artifactId>
    <version>1.0.0</version>
</dependency>
<dependency>
    <groupId>com.frme.rpc</groupId>
    <artifactId>frme-rpc-registry</artifactId>
    <version>1.0.0</version>
</dependency>
<dependency>
    <groupId>com.frme.rpc</groupId>
    <artifactId>frme-rpc-transport</artifactId>
    <version>1.0.0</version>
</dependency>

2. 定义服务接口

public interface UserService {
    User getUserById(Long id);
    List<User> getAllUsers();
    boolean saveUser(User user);
}

3. 实现服务提供者

@Component
public class UserServiceImpl implements UserService {
    
    @Override
    public User getUserById(Long id) {
        // 业务逻辑实现
        return new User(id, "张三", "zhangsan@example.com");
    }
    
    @Override
    public List<User> getAllUsers() {
        // 业务逻辑实现
        return Arrays.asList(
            new User(1L, "张三", "zhangsan@example.com"),
            new User(2L, "李四", "lisi@example.com")
        );
    }
    
    @Override
    public boolean saveUser(User user) {
        // 业务逻辑实现
        System.out.println("保存用户: " + user);
        return true;
    }
}

4. 启动服务提供者

@SpringBootApplication
public class ProviderApplication {
    
    public static void main(String[] args) {
        // 创建服务端配置
        RpcServerConfig config = new RpcServerConfig();
        config.setHost("localhost");
        config.setPort(8080);
        config.setRegistryAddress("localhost:2181");
        config.setRegistryType("zookeeper");
        
        // 创建并启动RPC服务端
        RpcServer rpcServer = new DefaultRpcServer(config);
        
        // 注册服务
        UserService userService = new UserServiceImpl();
        rpcServer.registerService(UserService.class, userService);
        
        // 启动服务
        rpcServer.start();
        
        System.out.println("RPC服务端启动成功，监听端口: " + config.getPort());
        
        // 添加关闭钩子
        Runtime.getRuntime().addShutdownHook(new Thread(rpcServer::stop));
    }
}

5. 创建服务消费者

@SpringBootApplication
public class ConsumerApplication {
    
    public static void main(String[] args) {
        // 创建客户端配置
        RpcClientConfig config = new RpcClientConfig();
        config.setRegistryAddress("localhost:2181");
        config.setRegistryType("zookeeper");
        config.setLoadBalanceType("round_robin");
        
        // 创建RPC客户端
        RpcClient rpcClient = new DefaultRpcClient(config);
        rpcClient.start();
        
        // 创建服务代理
        UserService userService = rpcClient.createProxy(UserService.class);
        
        // 调用远程服务
        User user = userService.getUserById(1L);
        System.out.println("获取用户信息: " + user);
        
        List<User> users = userService.getAllUsers();
        System.out.println("获取所有用户: " + users);
        
        boolean result = userService.saveUser(new User(3L, "王五", "wangwu@example.com"));
        System.out.println("保存用户结果: " + result);
        
        // 关闭客户端
        rpcClient.stop();
    }
}

⚙️ 配置说明

服务端配置

RpcServerConfig config = new RpcServerConfig();
config.setApplicationName("user-service");           // 应用名称
config.setHost("localhost");                         // 服务主机
config.setPort(8080);                               // 服务端口
config.setRegistryAddress("localhost:2181");        // 注册中心地址
config.setRegistryType("zookeeper");                // 注册中心类型
config.setSerializationType("kryo");                // 序列化类型
config.setServiceVersion("1.0.0");                  // 服务版本
config.setServiceWeight(100);                       // 服务权重
config.setHeartbeatInterval(30000);                 // 心跳间隔
config.setIoThreads(4);                            // IO线程数
config.setWorkerThreads(8);                        // 工作线程数

客户端配置

RpcClientConfig config = new RpcClientConfig();
config.setApplicationName("user-client");           // 应用名称
config.setRegistryAddress("localhost:2181");        // 注册中心地址
config.setRegistryType("zookeeper");                // 注册中心类型
config.setSerializationType("kryo");                // 序列化类型
config.setLoadBalanceType("round_robin");           // 负载均衡算法
config.setConnectTimeout(3000);                     // 连接超时
config.setRequestTimeout(5000);                     // 请求超时
config.setRetryTimes(3);                           // 重试次数
config.setCircuitBreakerEnabled(true);             // 启用熔断器

📊 性能测试

测试环境

• CPU: Intel i7-8700K 6核12线程
• 内存: 32GB DDR4
• 网络: 千兆以太网
• JVM: OpenJDK 11

性能指标

序列化协议	QPS	平均延迟	P99延迟	内存使用
Kryo	45000	2.1ms	8.5ms	低
Protobuf	42000	2.3ms	9.2ms	低
Hessian	38000	2.8ms	11.5ms	中
JSON	32000	3.5ms	15.2ms	中
Java	28000	4.2ms	18.8ms	高

负载均衡性能

算法类型	选择耗时	内存占用	适用场景
轮询	< 1μs	极低	无状态服务
随机	< 1μs	极低	无状态服务
加权随机	< 2μs	低	不同性能服务器
一致性哈希	< 5μs	中	有状态服务

🔧 高级特性

异步调用

// 异步调用
CompletableFuture<User> future = userService.getUserByIdAsync(1L);
future.thenAccept(user -> {
    System.out.println("异步获取用户: " + user);
});

批量调用

// 批量调用
List<Long> userIds = Arrays.asList(1L, 2L, 3L);
List<User> users = userService.getUsersByIds(userIds);

自定义序列化

// 注册自定义序列化器
SerializerFactory.registerSerializer(SerializationType.CUSTOM, new CustomSerializer());

自定义负载均衡

// 实现自定义负载均衡算法
public class CustomLoadBalancer implements LoadBalancer {
    @Override
    public ServiceInstance select(List<ServiceInstance> instances, Object request) {
        // 自定义选择逻辑
        return instances.get(0);
    }
    
    @Override
    public LoadBalanceType getType() {
        return LoadBalanceType.CUSTOM;
    }
}

// 注册自定义负载均衡器
LoadBalancerFactory.registerLoadBalancer(LoadBalanceType.CUSTOM, new CustomLoadBalancer());

🖥️ 管理控制台

启动管理控制台：

java -jar frme-rpc-admin-1.0.0.jar

访问地址：http://localhost:8090

功能特性

• 📈 实时监控面板
• 🔍 服务实例管理
• 📊 性能统计报表
• ⚙️ 配置管理
• 🚨 告警通知

🐛 故障排查

常见问题

1. 连接超时

   原因：网络不通或服务端未启动
   解决：检查网络连接和服务端状态
   

2. 序列化异常

   原因：客户端和服务端序列化协议不一致
   解决：统一序列化协议配置
   

3. 服务发现失败

   原因：注册中心连接失败或服务未注册
   解决：检查注册中心配置和服务注册状态
   

日志配置

<!-- logback-spring.xml -->
<configuration>
    <logger name="com.frme.rpc" level="DEBUG"/>
    <logger name="com.frme.rpc.transport" level="INFO"/>
    <logger name="com.frme.rpc.registry" level="INFO"/>
</configuration>

🤝 贡献指南

我们欢迎任何形式的贡献！

1. Fork 项目
2. 创建特性分支 (git checkout -b feature/AmazingFeature)
3. 提交更改 (git commit -m 'Add some AmazingFeature')
4. 推送到分支 (git push origin feature/AmazingFeature)
5. 创建 Pull Request

📄 许可证

本项目采用 Apache License 2.0 许可证。详情请参阅 LICENSE 文件。

📞 联系我们

• 项目主页: https://github.com/frme/frme-rpc-framework
• 问题反馈: https://github.com/frme/frme-rpc-framework/issues
• 邮箱: support@frme.com

🙏 致谢

感谢以下开源项目的支持：

• Netty - 高性能网络框架
• Spring Boot - 应用框架
• Apache Zookeeper - 分布式协调服务
• Kryo - 高性能序列化框架

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