分布式系统详解–基础知识（通信）
前言
上一篇文章我们写到了 分布式系统详解–基础知识（线程）,今天再讲解一下它的另外一个必备知识–通信进程之间进行通信是分布式的核心，失去了通信，也就无所谓子系统之间的相互联系。本篇文章主要介绍的几个基础知识，网络的基本概念知识、I/O通信模型、RPC和面向消息通信
一、网络的基础知识
OSI七层参考模型
| 层次 | 数据格式 | 功能 | 典型设备 |
|---|---|---|---|
| （七）应用层（Application） | 数据 | 用户接口：应用层是用户与网络，以及应用程序与网络间的直接接口，使得用户能够与网络进行交互式联系。实现各种服务：该层具有的各种应用程序可以完成和实现用户请求的各种服务。 | 终端设备：（PC、手机、平板）等。 |
| （六）表示层（Presentation） | 数据（Date） | 数据格式处理：协商和建立数据交换的格式，解决各应用程序之间在数据格式表示上的差异。数据的编码：处理字符集和数字的转换。压缩和解压缩：为了减少数据的传输量，这一层还负责数据的压缩与恢复。数据的加密和解密：可以提高网络的安全性。 | 终端设备：（PC、手机、平板）等。 |
| 五）会话层（Session） | 数据（Date） | 会话管理：组织和协调两个会话进程之间的通信，并对数据交换进行管理。寻址：使用远程地址建立会话连接。出错控制：从逻辑上讲会话层主要负责数据交换的建立、保持和终止。 | 终端设备：（PC、手机、平板）等 |
| 四）传输层（Transport） | 数据组织成数据段 | 传输连接管理：提供建立、维护和拆除传输连接的功能。传输层在网络层 的基础上为高层提供”面向连接”和”面向无连接”服务。处理传输差错：通过这一层传输的数据将由目标设备确认，如果在指定的时间内未收到确认信息，数据将被重发 | 终端设备：（PC、手机、平板）等。 |
| 三）网络层（Network | 分割和重新组合数据包（Packet） | 基于网络层地址（IP地址）进行网络系统间的路径选择。也就是说：通过路由选择算法，为报文或分组通过通信子网选择最适当的路径。 | 路由器 |
| （二）数据链路层（Data Link） | bit信息封住那个为数据帧（Frame） | 同个各种控制协议，将有差错的物理信道转化为无差错的、能可靠传输数据帧的数据连接 | 网桥、交换机 |
| （一）物理层（Physical） | 传输bit流 | 建立、维护和取消物理连接 | 网卡、光纤、中继器 |
| 慢慢看就明白了，提前明白的童鞋们~可以稍作回顾……哈哈。 |
四层TCP/IP网络模型
网络接口层：又称”链路层”。作用：A.数据封装/解封装成帧(frame)。B.控制帧传输。C.流量控制。
网络层：又称”互联网层”。作用：IP地址分类、子网划分、IP路由。处理分组在网络中的活动。
传输层：作用：两台主机上的应用程序提供端到端的通信。
应用层：负责处理特定的应用程序细节
二、I/O通信模型
同步、异步、阻塞、非阻塞的定义。可以说一大堆了。简单介绍个例子。
小明喜欢喝豆浆，也喜欢喝牛奶。于是，他就买了一个豆浆机，还养了两头奶牛~~
同步阻塞：小明早上想喝豆浆，于是他去先去豆浆机那里磨豆浆，一直看着豆浆磨好之后，他才去做别的事情。
同步非阻塞：小明早上想喝豆浆，于是他去先去豆浆机那里磨豆浆，豆浆机开动后，隔上一段时间回来一趟看看磨好了没。
异步非阻塞：小明早上想喝豆浆，还想喝牛奶，他买了个豆浆机还买了个自动挤奶器，于是他只负责将豆子放在豆浆机，让牛到自动挤奶器旁边，等到豆浆机停下了，挤奶器停下了，小明就知道它的早餐好了，小明很满足~~
三、进入Java NIO
Java NIO的定义
什么是NIO呢？来看看他的全拼（java non-blocking IO（实际上是 new io））提供缓存支持的数据容器，使用它可以提供非阻塞式的高伸缩性网络。
NIO的特点：
既可以从通道中读取数据，又可以写数据到通到。流的读写通常是单项的。
通道可以异步读写
通道中的数据总是要先读到一个Buffer，或者总是要从一个Buffer中写入。
Java NIO和IO的对比
| IO | NIO |
|---|---|
| 面向流 | 面向缓存 |
| 阻塞IO | 非阻塞IO |
| 无 | 选择器 |
NIO有三个核心部分组成：
Channel
- FileChannel 从文件中读写数据。
- DatagramChannel 能通过UDP读写网络中的数据。
- SocketChannel 能通过TCP读写网络中的数据。
- ServerSocketChannel可以监听新进来的TCP连接，像Web服务器那样。对每一个新进来的连接都会创建一个SocketChannel。
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2RandomAccessFile aFile = new RandomAccessFile("data/nio-data.txt", "rw");
FileChannel inChannel = aFile.getChannel();Buffer
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ByteBuffer buf = ByteBuffer.allocate(48);
- 写入数据到Buffer
- 调用flip()方法
- 从Buffer中读取数据
- 调用clear()方法或者compact()方法
Selector
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14Selector selector = Selector.open();
channel.configureBlocking(false);
SelectionKey key = channel.register(selector, SelectionKey.OP_READ);
while(true) {
int readyChannels = selector.select();
if(readyChannels == 0) continue;
Set selectedKeys = selector.selectedKeys();
Iterator keyIterator = selectedKeys.iterator();
while(keyIterator.hasNext()) {
SelectionKey key = keyIterator.next();
.........
keyIterator.remove();
}
}在这里我们看Selector，如果要使用他，我们需要进行注册Channel，调用其select()方法。
四、RPC(Remote Procedure Call Protocol)–远程过程调用协议
RPC定义
两台服务器A，B，一个应用部署在A服务器上，想要调用B服务器上应用提供的函数/方法（进程），由于不在一个内存空间，不能直接调用，需要通过网络来表达调用的语义和传达调用的数据。而RPC就是客户端在不知道调用细节的情况下，调用存在于远程计算机上的某个对象，就想调用本地对象一样
客户函数以正常的方式调用客户句柄。
客户句柄生成一个消息，调用本地的操作系统
客户端将本地的消息推送到远程的操作系统
远程的操作系统将消息交给了客户句柄
客户句柄将参数提取出来，调用服务器
6-10步重复上面的操作回到了客户函数
那么RPC是做了什么呢？封装图上的2~8步
所以看完这篇文章我们也就应该明白了，想要进行分布式搭建，那么就势必有着服务器之间的通信问题需要的着解决。通信问题又是非常重要的，所以简单介绍了一下网络的基础知识，我们从客户端传输的信息是如何进行传输的，在这里就利用到了I/O技术和NIO技术。进行一套通信又是如此的繁杂，在服务器之间的联系上需要经过十步操作才能到达发送端，那么有一些不需要我们进行必须操作，那么RPC就来了，他成功的帮助了我们解决掉了主机与主机间间通讯的问题，不得不说现在也有一些成熟的框架，比如说Dubbo，它的底层也是基于netty…..