如何理解RPC

简述

远程过程调用（Remote Procedure Call，缩写为RPC），是一种用于构建基于C/S（客户端/服务器）的分布式应用程序技术。调用者与被调用者可能在同一台服务器上，也可能在由网络连接的不同服务器上，对于他们来说，网络通信是透明的，远程调用像本地调用一样简单。

理解

RPC就是要像调用本地函数一样去调用远程函数，要理解RPC，让我们先来看看如何完成一个本地函数的调用：

int add(int x,int y)
{
    return x + y;
}

int a = 1;
int b = 1;
int result = add(a,b);

add函数的执行流程大致为：

1. 分别将变量a、b的值压入栈
2. 执行add函数，从栈中取出a、b的值赋值给x、y
3. 计算x+y的值，并保存在栈中
4. 退出add函数，将x+y的值赋值给result

本地过程调用发生在同一个进程，共享内存区域，但是RPC通信需要跨过不同的机器，不同的进程，因此需要解决几个问题：

• 函数ID
• 序列化、反序列化
• 网络传输

函数ID

第一个需要解决的问题是如何定位函数的位置，如何告诉远程服务器调用的是哪个函数？
在本地调用中，通过函数指针来指定函数体，调用add函数，编译器会自动通过函数指针确定add函数在内存中的位置。但是在RPC中，无法通过函数指针来完成调用，因为它们的内存地址可能是完全不同的。所以调用方和被调用方同时需要维护一个{函数<->ID}的映射表，来保证调用到正确的函数。

序列化、反序列化

本地过程调用中传参是通过栈内存结构来实现的，但是RPC并不能直接使用内存来传递参数，因此传输过程中需要把参数或者返回值序列化，转化为字节流，反之为反序列化。

序列化（serialization）是指将数据结构或物件状态转换成可取用格式（例如存成档案，存于缓冲，或经由网络中传送），以留待后续在相同或另一台计算机环境中，能恢复原先状态的过程。

序列化方式的优劣很大程序上影响了RPC的性能，市场上也有很多种序列化方案供选择，如何选择？可以从以下几个角度考虑：

• 通用性：是否能支持较为复杂的数据结构，如Map等；
• 性能：序列化所需要的时间以及所占用的空间；
• 拓展性：是否可以很好的应对公司业务的发展。

网络传输：

函数的调用方和被调用方通常是通过网络连接的，也就是说函数ID、序列化之后的字节流都需要通过网络传输，因此并不局限于某种网络协议，只要可以完成传输即可。比如有的RPC框架使用TCP协议、有的使用HTTP。

对于Java语言来讲，使用IO相关的类库便可以完成网络编程。两种常用的通信模型：BIO与NIO，无论是哪一种模型，实现起来都比较复杂，对程序员要求较高，很有可能会出现隐藏Bug，于是便有了网络通信的编程框架。

Mina和Netty都是Java生态中非常知名的通信框架，它们出自同一个作者：Trustin Lee ，Mina诞生略早，属于Apache基金会，早年火热，如今更新缓慢；而Netty开始在Jboss名下，后来自立门户netty.io，现在大受欢迎，许多RPC框架都基于Netty实现，如阿里的dubbo。

框架

上文中，我们知道实现RPC通信需要解决三个问题，其中序列化、反序列化和网络传输实现的方式多种多样，因此市场上也有着很多种RPC框架。

国内：

• Dubbo：阿里开源的一款高性能RPC框架，在国内应用广泛，期间停止维护过一段时间，如今又开始了更新，并且捐献给Apache基金会，孵化中；
• Dubbox：当当团队基于Dubbo升级的一个版本，支持RESTful风格API的远程调用，基于Kryo/FST的Java高效序列化实现等功能，可直接用于生产环境；
• Motan：新浪微博于2016年开源，“在微博平台中已经广泛应用，每天为数百个服务完成近千亿次的调用”。

国外：

• gRPC：Google开源，具有平台无关性，基于http/2协议，支持服务追踪、负载均衡、健康检查等功能；
• Thrift：可伸缩的跨语言服务的RPC软件框架，最早由Facebook开发，2007年捐献给了Apache基金会管理，现在是Apache的顶级项目；
• Finagle：Twitter基于Netty开发的支持容错的、协议无关的RPC框架，支撑了Twitter的核心服务。

参考

1. RPC wiki
2. Remote Procedure Calls (RPC)
3. 你应该知道的RPC原理
4. 谁能用通俗的语言解释一下什么是 RPC 框架？