一文弄懂什么是RPC
本文来说下rpc相关的知识与概念
文章目录
- 概述
- 什么是rpc
- RPC架构设计
- RPC调用流程
- 流行的RPC框架
-
- gRPC
- Thrift
- Dubbo
- rpc调用与http调用
- 本文小结
概述
远程过程调用似乎是一种有用的范式，用于在以高级语言编写的程序之间提供跨网络的通信。本文描述一个提供了远程调用工具的软件包，面对这样一个软件包时一个设计者拥有的选项，以及我们做出的选择。我们描述了我们的RPC机制的整体结构，用于绑定RPC客户端的工具，传输通信层协议，以及一些性能测量。包括用于实现高性能和最小化集群间负载的一些优化的描述。
远程过程调用（以下称RPC）的概念是非常简单的。它是基于这一观察：过程调用是一个众所周知且易于理解的机制，用于在单个计算机上运行的程序内的控制和数据的传输。因此提出扩展这种机制以提供跨网络的控制和数据的传输。但一个远程程序被调用时，该调用环境会被挂起，参数通过网络传输到该程序被调用的环境中（我们将之称为被调用者），并在那里执行相应的程序。当程序执行结束并产生结果时，结果再被传回调用环境中。此时调用环境中的执行恢复，仿佛是在单机上执行调用一样。当调用环境被挂起时，该机器上的其他进程可能仍然在执行——这取决于该环境的并行性和RPC的实现。
什么是rpc
RPC (Remote Procedure Call)即远程过程调用，是分布式系统常见的一种通信方法。它允许程序调用另一个地址空间（通常是共享网络的另一台机器上）的过程或函数，而不用程序员显式编码这个远程调用的细节。
除 RPC 之外，常见的多系统数据交互方案还有分布式消息队列、HTTP 请求调用、数据库和分布式缓存等。其中 RPC 和 HTTP 调用是没有经过中间件的，它们是端到端系统的直接数据交互。
通俗点说
- RPC就是从一台机器（客户端）上通过参数传递的方式调用另一台机器（服务器）上的一个函数或方法（可以统称为服务）并得到返回的结果。
- RPC会隐藏底层的通讯细节（不需要直接处理Socket通讯或Http通讯）。
- 客户端发起请求，服务器返回响应（类似于Http的工作方式）RPC在使用形式上像调用本地函数（或方法）一样去调用远程的函数（或方法）。
RPC架构设计
先说说 RPC 服务的基本架构吧。我们可以很清楚地看到，一个完整的 RPC 架构里面包含了四个核心的组件。
- Client
- Server
- Client Stub
- Server Stub（这个Stub大家可以理解为存根）
分别说说这几个组件：
- 客户端（Client），服务的调用方。
- 服务端（Server），真正的服务提供者。
- 客户端存根，存放服务端的地址消息，再将客户端的请求参数打包成网络消息，然后通过网络远程发送给服务方。
- 服务端存根，接收客户端发送过来的消息，将消息解包，并调用本地的方法。
RPC调用流程
RPC调用流程时序图
具体实现步骤：
- 服务调用方（client）(客户端)以本地调用方式调用服务；
- client stub接收到调用后负责将方法、参数等组装成能够进行网络传输的消息体；在Java里就是序列化的过程;
- client stub找到服务地址，并将消息通过网络发送到服务端；
- server stub收到消息后进行解码,在Java里就是反序列化的过程；
- server stub根据解码结果调用本地的服务；
- 本地服务执行处理逻辑；
- 本地服务将结果返回给server stub；
- server stub将返回结果打包成消息，Java里的序列化；
- server stub将打包后的消息通过网络并发送至消费方;
- client stub接收到消息，并进行解码, Java里的反序列化；
- 服务调用方（client）得到最终结果。
RPC框架的目标就是把2-10步封装起来，把调用、编码/解码的过程封装起来，让用户像调用本地服务一样的调用远程服务。要做到对客户端（调用方）透明化服务， RPC框架需要考虑解决如下问题：
通讯问题 : 主要是通过在客户端和服务器之间建立TCP连接，远程过程调用的所有交换的数据都在这个连接里传输。连接可以是按需连接，调用结束后就断掉，也可以是长连接，多个远程过程调用共享同一个连接。
寻址问题： A服务器上的应用怎么告诉底层的RPC框架，如何连接到B服务器（如主机或IP地址）以及特定的端口，方法的名称是什么，这样才能完成调用。比如基于Web服务协议栈的RPC，就要提供一个endpoint URI，或者是从UDDI服务上查找。如果是RMI调用的话，还需要一个RMI Registry来注册服务的地址。
序列化与反序列化 ： 当A服务器上的应用发起远程过程调用时，方法的参数需要通过底层的网络协议如TCP传递到B服务器，由于网络协议是基于二进制的，内存中的参数的值要序列化成二进制的形式，也就是序列化（Serialize）或编组（marshal），通过寻址和传输将序列化的二进制发送给B服务器。同理，B服务器接收参数要将参数反序列化。B服务器应用调用自己的方法处理后返回的结果也要序列化给A服务器，A服务器接收也要经过反序列化的过程。
流行的RPC框架
目前流行的开源 RPC 框架还是比较多的。下面重点介绍三种：
gRPC
gRPC 是 Google 最近公布的开源软件，基于最新的 HTTP2.0 协议，并支持常见的众多编程语言。
我们知道 HTTP2.0 是基于二进制的 HTTP 协议升级版本，目前各大浏览器都在快马加鞭的加以支持。
这个 RPC 框架是基于 HTTP 协议实现的，底层使用到了 Netty 框架的支持。
Thrift
Thrift 是 Facebook 的一个开源项目，主要是一个跨语言的服务开发框架。它有一个代码生成器来对它所定义的 IDL 定义文件自动生成服务代码框架。它结合了功能强大的软件堆栈和代码生成引擎，以构建在 C++, Java, Python, PHP, Ruby, Erlang, Perl, Haskell, C#, Cocoa, JavaScript, Node.js, Smalltalk, and OCaml 这些编程语言间无缝结合的、高效的服务。
用户只要在其之前进行二次开发就行，对于底层的 RPC 通讯等都是透明的。不过这个对于用户来说的话需要学习特定领域语言这个特性，还是有一定成本的。
Dubbo
Dubbo是一个分布式服务框架，以及SOA治理方案。其功能主要包括：高性能NIO通讯及多协议集成，服务动态寻址与路由，软负载均衡与容错，依赖分析与降级等。 Dubbo是阿里巴巴内部的SOA服务化治理方案的核心框架，Dubbo自2011年开源后，已被许多非阿里系公司使用。
同样的远程接口是基于 Java Interface，并且依托于 Spring 框架方便开发。可以方便的打包成单一文件，独立进程运行，和现在的微服务概念一致。
rpc调用与http调用
很长时间以来都没有怎么好好搞清楚RPC（即 Remote Procedure Call，远程过程调用）和 HTTP调用的区别，不都是写一个服务然后在客户端调用么？
先说一下他们最本质的区别，就是 RPC 主要是基于 TCP/IP 协议的，而 HTTP 服务主要是基于 HTTP 协议的。
我们都知道 HTTP 协议是在传输层协议 TCP 之上的，所以效率来看的话，RPC 当然是要更胜一筹啦！下面来具体说一说 RPC 服务和 HTTP 服务。
本文小结
本文介绍了rpc相关的概念与知识，对后续dubbo的学习有极大的帮助，可以对dubbo有更加深入的理解与掌握。