在微服务架构中，不同服务之间通过应用协议进行数据传输。典型的传输方式包括基于 HTTP 协议的 REST 或 SOAP API 和基于 TCP 字节流的 gRPC 等。HTTP 协议的优势在于其广泛的适用性，有非常多的服务器和客户端实现的支持，但 HTTP 协议本身比较简单，只支持请求-响应模式。gRPC 等基于 TCP 的协议使用二进制字节流传输，保证了传输的效率。不过 gRPC 基于 HTTP/2，不支持其他传输层实现。HTTP/2 协议使用了二进制字节流，但是并没有改变 HTTP/1 协议已有的语义，更多的只是改变了传输时的格式。已有应用协议的问题在于单一的交互模式，只支持请求-响应模式，而此模式对于很多应用场景来说是不合适的。典型的例子是消息推送，以 HTTP 协议为例，如果客户端需要获取最新的推送消息，就必须使用轮询。客户端不停的发送请求到服务器来检查更新，这无疑造成了大量的资源浪费。虽然服务器发送事件(Server-Sent Events，SSE)可以用来推送消息，不过 SSE 是一个简单的文本协议，仅提供有限的功能。此外，WebSocket 可以进行双向数据传输，不过它没有提供应用层协议支持。请求-响应模式的另外一个问题是，如果某个请求的响应时间过长，会阻塞之后的其他请求的处理。RSocket 协议的出现，很好的解决了已有协议的这些问题。
RSocket 介绍
RSocket 是一个 OSL 七层模型中 5/6 层的协议，是 TCP/IP 之上的应用层协议。RSocket 可以使用不同的底层传输层，包括 TCP、WebSocket 和 Aeron。TCP 适用于分布式系统的各个组件之间交互，WebSocket 适用于浏览器和服务器之间的交互，Aeron 是基于 UDP 协议的传输方式，这就保证了 RSocket 可以适应于不同的场景。使用 RSocket 的应用层实现可以保持不变，只需要根据系统环境、设备能力和性能要求来选择合适的底层传输方式即可。RSocket 作为一个应用层协议，可以很容易在其基础上定义应用自己的协议。此外，RSocket 使用二进制格式，保证了传输的高效，节省带宽。而且，通过基于反应式流语义的流控制，RSocket 保证了消息传输中的双方不会因为请求的压力过大而崩溃。
RSocket 交互模式
RSocket 支持四种不同的交互模式，见表 1。
表 1. RSocket 支持的四种交互模式
模式
说明请求-响应(request/response)
这是最典型也最常见的模式。发送方在发送消息给接收方之后，等待与之对应的响应消息。
请求-响应流(request/stream)
发送方的每个请求消息，都对应于接收方的一个消息流作为响应。
发后不管(fire-and-forget)
发送方的请求消息没有与之对应的响应。
通道模式(channel)
在发送方和接收方之间建立一个双向传输的通道。
下面介绍 RSocket 协议的具体内容。
RSocket 帧
RSocket 协议在传输时使用帧(frame)来表示单个消息。每个帧中包含的可能是请求内容、响应内容或与协议相关的数据。一个应用消息可能被切分成多个片段(fragment)以包含在一个帧中。根据底层传输协议的不同，一个表示帧长度的字段可能是必须的。由于 TCP 协议没有提供帧支持，所以 RSocket 的帧长度字段是必须的。对于提供了帧支持的传输协议，RSocket 帧只是简单的封装在传输层消息中；对于没有提供帧支持的传输协议，每个 RSocket 帧之前都需要添加一个 24 字节的字段表示帧长度。
RSocket 帧的内容
在每个 RSocket 帧中，最起始的部分是帧头部，包括 31 字节的流标识符，6 字节的帧类型和 10 字节的标志位。RSocket 协议中的流(stream)表示的是一个操作的单元。每个流有自己唯一的标识符。流标识符由发送方生成。值为 0 的流标识符表示与连接相关的操作。客户端的流标识符从 1 开始，每次递增 2；服务器端的流标识符从 2 开始，每次递增 2。在帧头部之后的内容与帧类型相关。
RSocket 帧的类型
RSocket 中定义了不同类型的帧，见表 2。
表 2. RSocket 中的帧类型
帧类型
说明SETUP
由客户端发送来建立连接，流标识符为 0。
REQUEST_RESPONSE
请求-响应模式中的请求内容。
REQUEST_FNF
发后不管模式中的请求内容。
REQUEST_STREAM
请求-响应流模式中的请求内容。
REQUEST_CHANNEL
通道模式中的建立通道的请求。发送方只能发一个 REQUEST_CHANNEL 帧。
REQUEST_N
基于反应式流语义的流控制，相当于反应式流中的 request(n)。
PAYLOAD
表示负载的帧。通过不同的标志位来表示状态。NEXT 标志位表示接收到流中的数据，COMPLETE 标志位表示流结束。
ERROR
表示连接层或应用层错误。
CANCEL
取消当前请求。
KEEPALIVE
表示连接层或应用层错误。
KEEPALIVE
启用租约模式。
METADATA_PUSH
异步元数据推送。
RESUME
在连接中断后恢复传输。
RESUME_OK
恢复传输成功。
EXT
帧类型扩展。
RSocket 中的负载分成元数据和数据两种，二者可以使用不同的编码方式。元数据是可选的。帧头部有标志位指示帧中是否包含元数据。某些特定类型的帧可以添加元数据。
RSocket 帧交互
根据不同的交互模式，发送方和接收方之间有不同的帧交互，下面是几个典型的帧交互示例：
在请求-响应模式中，发送方发送 REQUEST_RESPONSE 帧，接收方发送 PAYLOAD 帧并设置 COMPLETE 标志位。
在发后不管模式中，发送方发送 REQUEST_FNF 帧。
在请求-响应流模式中，发送方发送 REQUEST_STREAM 帧，接收方发送多个 PAYLOAD 帧。设置 COMPLETE 标志位的 PAYLOAD 帧表示流结束。
在通道模式中，发送方发送 REQUEST_CHANNEL 帧。发送方和接收方都可以发送 PAYLOAD 帧给对方。设置 COMPLETE 标志位的 PAYLOAD 帧表示其中一方的流结束。
除了发后不管模式之外，其余模式中的接收方都可以通过 ERROR 帧或 CANCEL 帧来结束流。
流控制
RSocket 使用 Reactive Streams 语义来进行流控制(flow control)，也就是 request(n)模式。流的发送方通过 REQUEST_N 帧来声明它允许接收方发送的 PAYLOAD 帧的数量。REQUEST_N 帧一旦发出就不能收回，而且所产生的效果是累加的。比如，发送方发送 request(2)和 request(3)帧之后，接收方允许发送 5 个 PAYLOAD 帧。
除了基于 Reactive Streams 语义的流程控制之外，RSocket 还可以使用租约模式。租约模式只是限定了在某个时间段内，请求者所能发送的最大请求数量。
Java 实现
RSocket 提供了不同语言的实现，包括 Java、Kotlin、JavaScript、Go、.NET 和 C++ 等。对 Java 项目来说，只需要添加相应的 Maven 依赖即可。RSocket 的 Java 实现库都在 Maven 分组 io.rsocket 中。其中常用的库包括核心功能库 rsocket-core 和表 3中列出的传输层实现。本文中使用的版本是 1.0.0-RC3。
表 3. RSocket 的传输层实现
Maven 实现库名称
底层实现
支持协议rsocket-transport-netty
Reactor Netty
TCP 和 WebSocket
rsocket-transport-akka
Akka
TCP 和 WebSocket</
