RPC是什么

RPC（Remote Procedure Call）是远程过程调用协议，一种通过网络从远程计算机程序上请求服务，而不需要了解底层网络技术的协议。简言之，RPC使得程序能够像访问本地系统资源一样，去访问远端系统资源。

在OSI网络通信模型（应用层、表达层、会话层、传输层、网络层、数据链路层、物理层）中，RPC跨越了传输层和应用层。RPC使得开发包括网络分布式多程序在内的应用程序更加容易。

为何要有RPC

在我们业务不大的时候，大多数使用是 HTTP 协议,该协议简单，开发方便。随着系统业务增多，访问量的增大，服务的拆分和分布式部署，需要更加高效通信方式。HTTP 协议进行通信，需要每次三次握手建立连接，且不能不能建立长链接（HTTP 2 已支持），而 RPC 是长连接，没有 HTTP 协议的三次握手，减少网络开销。其次，RPC框架提供的是面向服务的封装，它针对服务的性能效率、可用性等都做了优化（比如提供了：注册中心、服务治理、负载均衡、二进制传输、熔断、服务降级等功能），是一套完整的解决方案；而HTTP调用缺少这些高级特性，它只是简单的数据通信，另外HTTP API受限于HTTP协议（要带HTTP请求头），传输效率及安全性不如RPC。

RPC 4个核心组件

客户端（client）：服务调用者

客户端存根（client stub）：存放服务端地址信息，将客户端的请求参数数据信息打包成网络消息，再通过网络传输发送给服务端

服务端存根（server stub）：接收客户端请求的消息并进行解包，然后再调用本地服务进行处理

服务端（server）：服务提供者

RPC 协议

协议是 rpc 重要一环，它主要解决客户端和服务端通信的问题，rpc协议示意图如下：

序列化协议

网络数据传输必须是二进制，执行过程是变成语言的对象方法，那么就涉及到如何将对象序列化成可传输消息（二进制），并可反序列化还原。常见的通用型协议如 XML、 JSON、Protobuf、Thrift 等，也有语言绑定的如Golang 原生支持的 Gob 协议等。

消息编码协议

它是一种客户端和服务端的调用约定，比如请求和参数如何组织，Header 放置什么内容。这部分每个框架设计均不同，有时也称这一层为狭义的 RPC 协议层。

网络传输协议

基于 TCP、UDP 还是 HTTP，UDP 要自己解决可靠性传输问题，而 HTTP 又太重，包含很多没必要的头信息，所以一般 RPC 框架会优先选择 TCP 协议（gRPC 基于 HTTP2）。

RPC 调用过程

rpc实现流程如下：

客户端（client）发起一个远程过程调用。

客户端存根（client stub）程序接收到客户端（client）调用请求，负责将调用方法名、参数等信息打包成可通过网路传输给数据包。

客户端存根（client stub）查找到远程服务器程序IP，将打包好的数据通过网络发送给服务端（Server）。

服务端存根（server stub）接收到客户端（client）的数据包信息，将数据信息解包。

服务端存根（server stub）根据解包结果调用本地服务进行相关处理。

服务端（server）执行结果返回给服务端存根（server stub）。

服务端存根（server stub）将执行结果打包成网络数据包，通过网络发送至客户端（Client）。

客户端存根（client stub）接收到消息,并进行解包。

客户端存根（client stub）将解包结果返回到客户端（client）,得到最终执行结果，整个RPC调用过程结束。

Go RPC

Go标准包中已经提供了对RPC的支持，而且支持三个级别的RPC：TCP、HTTP、JSONRPC。但Go的RPC包是独一无二的RPC，它和传统的RPC系统不同，它只支持Go开发的服务器与客户端之间的交互，因为在内部，它们采用了Gob来编码。

Go RPC的函数只有符合下面的条件才能被远程访问，不然会被忽略，详细的要求如下：

函数必须是导出的(首字母大写)

必须有两个导出类型的参数，

第一个参数是接收的参数，第二个参数是返回给客户端的参数，第二个参数必须是指针类型的

函数还要有一个返回值error

举个例子，正确的RPC函数格式如下：

func (t *T) MethodName(argType T1, replyType *T2) error

T、T1和T2类型必须能被encoding/gob包编解码。

HTTP RPC

服务端：

package main

import (
    "log"
    "net/http"
    "net/rpc"
)

type Args struct {
    A, B int
}

type Arith int

// Multiply RPC服务端方法，计算乘法
func (a *Arith) Multiply(args *Args, replay *int) error {
    *replay = args.A * args.B
    return nil
}

func main() {
    // 1.注册服务
    err := rpc.Register(new(Arith))
    if err != nil {
        return
    }
    // 2.服务处理绑定到http协议上
    rpc.HandleHTTP()
    // 3.监听服务
    err = http.ListenAndServe(":9000", nil)
    if err != nil {
        log.Fatal(err)
    }
}

客户端：

package main

import (
    "fmt"
    "log"
    "net/rpc"
)

// Args 传的参数
type Args struct {
    A, B int
}

func main() {
    // 1.连接远程rpc服务
    conn, err := rpc.DialHTTP("tcp", ":9000")
    if err != nil {
        log.Fatal(err)
    }
    // 2.调用方法
    var area int
    err = conn.Call("Arith.Multiply", Args{10, 5}, &area)
    if err != nil {
        log.Fatal(err)
    }
    fmt.Println("面积：", area)
}

TCP RPC

服务端：

package main

import (
    "log"
    "net"
    "net/http"
    "net/rpc"
)

type Args struct {
    A, B int
}

type Reply struct {
    C int
}

type Arith int

// Multiply RPC服务端方法，计算乘法
func (t *Arith) Multiply(args Args, reply *Reply) error {
    reply.C = args.A * args.B
    return nil
}

func main() {
    tcpAddr, err := net.ResolveTCPAddr("tcp", ":9000")
    if err != nil {
        log.Fatal(err)
    }

    listener, err := net.ListenTCP("tcp", tcpAddr)
    if err != nil {
        log.Fatal(err)
    }

    err = rpc.Register(new(Arith))
    if err != nil {
        return
    }

    for {
        conn, err := listener.Accept()
        if err != nil {
            continue
        }
        rpc.ServeConn(conn)
    }
}

客户端：

package main

import (
    "fmt"
    "log"
    "net/rpc"
)

// Args 传的参数
type Args struct {
    A, B int
}

type Reply struct {
    C int
}

func main() {
    // 1.连接远程rpc服务
    client, err := rpc.Dial("tcp", ":9000")
    if err != nil {
        log.Fatal("dialing", err)
    }
    defer client.Close()

    // 2.调用方法
    args := &Args{7, 8}
    reply := new(Reply)
    err = client.Call("Arith.Multiply", args, &reply)
    if err != nil {
        log.Fatal(err)
    }
    log.Printf("Arith: %d*%d=%d\n", args.A, args.B, reply.C)
}

另外，net/rpc/jsonrpc库通过json格式编解码，支持跨语言调用

JSON RPC

服务端：

package main

import (
    "log"
    "net"
    "net/http"
    "net/rpc"
    "net/rpc/jsonrpc"
)

type Args struct {
    A, B int
}

type Reply struct {
    C int
}

type Arith int

// Multiply RPC服务端方法，计算乘法
func (t *Arith) Multiply(args Args, reply *Reply) error {
    reply.C = args.A * args.B
    return nil
}

func main() {
    // 1.实例化服务
    listener, err := net.Listen("tcp", ":9000")
    if err != nil {
        log.Fatal(err)
    }
    // 2.注册服务
    err = rpc.Register(new(Arith))
    if err != nil {
        return
    }
    // 3.启动服务
    for {
        conn, err := listener.Accept()
        if err != nil {
            continue
        }
        jsonrpc.ServeConn(conn)
    }
}

客户端：

package main

import (
    "fmt"
    "log"
    "net"
    "net/rpc"
    "net/rpc/jsonrpc"
)

// Args 传的参数
type Args struct {
    A, B int
}

type Reply struct {
    C int
}

func main() {
    // 1.连接远程rpc服务
    conn, err := net.Dial("tcp", ":9000")
    if err != nil {
        log.Panicln(err)
    }
    // 2.调用方法
    args := &Args{7, 8}
    reply := new(Reply)
    client := rpc.NewClientWithCodec(jsonrpc.NewClientCodec(conn))
    err = client.Call("Arith.Multiply", args, &reply)
    if err != nil {
        log.Fatal(err)
    }
    log.Printf("Arith: %d*%d=%d\n", args.A, args.B, reply.C)
}

常见的 RPC 框架

gRPC：gRPC是谷歌开源的一款高性能的rpc框架 (https://grpc.io)，是一款语言中立、平台中立、开源的远程过程调用(RPC)系统。

Thrift：thrift是一个软件框架，用来进行可扩展且跨语言的服务的开发。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。

Go RPC

RPC是什么

为何要有RPC

RPC 4个核心组件

RPC 协议

序列化协议

消息编码协议

网络传输协议

RPC 调用过程

Go RPC

HTTP RPC

TCP RPC

JSON RPC

常见的 RPC 框架

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