异构组网：多通信协议融合，组建通信网格

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目的与场景

在这一章，讲解如何将采用不同通信协议的多个网络互相连接，融合成一张通信网格（Net Grid），使网格中任意两个节点，无论身处哪个协议网络，都能建立通信链路、互相调用服务。

一. 概念

1. 传输网络：Network

将采用同种通信协议的各个节点互相连接，得到一个传输网络（Network）。

以TCP网络为例：一个节点Listen某个地址:端口，其它节点以Attach方式连接到该地址:端口。

这组成了一张TCP网络。

2. 通信网格：Net Grid

多张同构、异构网络互相连接，组成的网格，称之为通信网格。

在网格中：

  • 节点采用多种通信协议
  • 一个节点可同时属于多个网络
  • 节点间可动态协商建立新链路，也可动态退出
  • 任意两个节点都可通信，它们之间没有直连协议时，其他节点转发亦可到达

详情，参阅： 通信网格：Net Grid

3. 多协议融合，是网格的基本形态

生产系统中，针对不同的场景，我们经常采用不同的通信协议：

  • 内部微服务之间，TCP网络可靠、低延迟
  • 与浏览器打交道，不得不采用HTTP / WebSocket
  • 消息推送、实时同步，采用UDP ，低开销

这些异构网络，经桥接节点（开启了proxyMode）彼此连通，即可融合成一张统一的通信网格。

4. 网格对于使用者是透明的

对于使用KreeX的对象，网格是透明的：

  • 发起到某个节点的调用，无需关心对方身处哪个协议网络
  • 跨网络的调用，自动经桥接节点转发，无需任何特殊处理
  • 网格对有共同协议的节点，可经协商、自动建立直接连接，动态路由

二. 示例代码

在下边的示例中，我们将组建一张由 TCP网络 与 UDP网络 融合的通信网格：

  • node-a：TCP网络节点，注册 calc 服务
  • node-b：桥接节点，同时连接TCP与UDP，开启proxyMode，将两个网络融合成一张网格，注册 str 服务
  • node-c：UDP网络节点，注册 greet 服务

node-a 与 node-c 无共同通信协议，但因同属一张网格，可以跨协议互相调用。

1. 搭建拓扑

// node-a：TCP网络节点，注册calc服务
const nodeA = create('node-a', 'TCP service node')
nodeA.register('calc', {
  add (a, b) { return a + b },
  multiply (a, b) { return a * b }
})
// node-a：TCP网络, frameLimit不是必须，保持多节点一致可避免重新分帧
nodeA.listen('tcp://127.0.0.1:8091', { frameLimit: 1152 })

// node-b：桥接节点，同时连接TCP与UDP，开启proxyMode跨网络转发
const nodeB = create('node-b', 'UDP bridge node', { transport: { proxyMode: true } })
nodeB.register('str', {
  echo (msg) { return `Echo: ${msg}` },
  greet (name) { return `Hello, ${name}! (from node-b)` }
})
// node-b：TCP连接至node-a
nodeB.attach('tcp://127.0.0.1:8091', { frameLimit: 1152 })
// node-b: UDP监听，注意“ack: true”开启了KreeX应用层可靠UDP通信
nodeB.listen('udp://127.0.0.1:8092', { frameLimit: 1152, ack: true })

// node-c：UDP网络节点，注册greet服务
const nodeC = create('node-c', 'UDP caller node')
nodeC.register('greet', {
  hello (name) { return `Hello, ${name}! (from node-c)` }
})
// node-c: UDP连接node-b，注意“ack: true”开启了KreeX应用层可靠UDP通信
nodeC.attach('udp://127.0.0.1:8092', { frameLimit: 1152, ack: true })

2. 等待网格互相发现

节点启动后，需要时间完成网格发现。whenReady() 等待目标节点在当前节点生成为止：

await nodeC.whenReady(nodeB.id)
await nodeA.whenReady(nodeB.id)
await nodeA.whenReady(nodeC.id)

3. 跨协议调用：node-c(UDP) → node-a(TCP)

UDP网络中的node-c，调用TCP网络中的node-a的 calc 服务，经桥接节点node-b转发：

const calc = nodeC.service('calc')
await calc.add(10, 20)       // 30
await calc.multiply(6, 7)    // 42

4. 同协议调用：node-c(UDP) → node-b(UDP)

node-c 直接调用同处UDP网络的node-b的 str 服务：

const str = nodeC.service('str')
await str.greet('World')     // Hello, World! (from node-b)

5. 反向跨协议调用：node-a(TCP) → node-c(UDP)

TCP网络中的node-a，调用UDP网络中的node-c的 greet 服务：

const greet = nodeA.service('greet')
await greet.hello('World')   // Hello, World! (from node-c)

三. 须强调的细节

1. 桥接节点必须同时具备两侧协议连接

桥接节点必须同时连接两侧的协议网络（如 attach(tcp://...) + listen(udp://...)）。

同时，开启 transport: { proxyMode: true }，才能跨网络转发。

proxyMode: true，详见《帧中继：开启节点数据转发，支持节点间接通信》。

2. UDP网络建议可靠传输

UDP网络建议设置 frameLimit: 1152 并开启 ack: true，保证跨网络的调用可靠传输。

Kree4X，在Transport层，內建了DataFrame的Ack机制，支持DataFrame数据帧的收发确认机制。

此Ack机制，与通信协议无关，在任何通信协议上，都可开启。

3. 等待网格发现完成

节点启动后，网格的互相发现需要时间。

示例中，使用 whenReady() 等待目标节点可见，避免过早发起调用而失败。

注意：

  • whenReady机制，仅在示例中使用，控制示例按照我们期望的时序执行。

  • 生产环境，网络、服务都是动态的，不需要此种静态机制。

  • 生产环境，我们也无从得知远端节点的id，whenReady也无从调用。

4. 网格中继≠直连

跨协议调用经桥接节点转发，属于间接通信。

若两个节点协议兼容且频繁通信，Kree4X支持动态协商，建立直连。

系统可动态建立直接连接，从而规避间接转发的低效，提高通信效率。

下一章《动态链路：开启通信协商，支持动态链路直连与断线重连》，会讨论此问题。

四. 涉及到的API

1. 监听指定URL

/**
 * 监听指定URL，可设置连接选项。
 * URL的协议部分，决定本节点加入哪种协议网络。
 *
 * @param {string} url - 监听地址。
 * @param {ConnectionOptions} [options] - 连接选项。
 * @returns {this} 当前节点，支持链式。
 */
listen(url, options?: ConnectionOptions): this

2. 连接到远端节点

/**
 * 连接到远端节点，可设置连接选项。
 * URL的协议部分，决定本节点加入哪种协议网络。
 *
 * @param {string} url - 远端地址。
 * @param {ConnectionOptions} [options] - 连接选项。
 * @returns {this} 当前节点，支持链式。
 */
attach(url, options?: ConnectionOptions): this

3. 连接选项：ConnectionOptions

type ConnectionOptions = {
  frameLimit?: number    // 连接（NetPoint）可承载的单个数据帧最大尺寸，默认100KB
  ack?: boolean          // 是否开启DataFrame报文确认，保证可靠传输
  maxSender?: number     // 最大并发发送通道数
  maxInChannel?: number  // 最大接收通道数
  maxOutChannel?: number // 最大发送通道数
  openTimeout?: number   // 连接打开超时（毫秒）
}

UDP网络建议设置 frameLimit: 1152（受MTU限制），如需可靠通信可开启 ack: true 报文确认。

4. 节点选项：TransportOptions

// 创建节点时开启帧中继，跨网络转发
type TransportOptions = {
  proxyMode: boolean // default false
}

// 桥接节点必须开启，才能跨网络转发
const nodeB = create('node-b', 'UDP bridge node', { transport: { proxyMode: true } })

详见《帧中继：开启节点数据转发，支持节点间接通信》。

五. 可运行代码

完整示例代码，参见：09-heterogeneous-grid.mjs

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