RPC(远程过程调用)详解

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一、RPC是什么

RPC是指远程过程调用,也就是说两台服务器A,B,一个应用部署在A服务器上,想要调用B服务器上应用提供的函数/方法,由于不在一个内存空间,不能直接调用,需要通过网络来表达调用的语义和传达调用的数据。

二、RPC需要解决的问题

1、Call ID映射

我们怎么告诉远程机器我们要调用funA,而不是funB或者funC呢?在本地调用中,函数体是直接通过函数指针来指定的,我们调用funA,编译器就自动帮我们调用它相应的函数指针。但是在远程调用中,函数指针是不行的,因为两个进程的地址空间是完全不一样的。

所以,在RPC中,所有的函数都必须有自己的一个ID。这个ID在所有进程中都是唯一确定的。客户端在做远程过程调用时,必须附上这个ID。然后我们还需要在客户端和服务端分别维护一个 {函数 <–> Call ID} 的对应表。两者的表不一定需要完全相同,但相同的函数对应的Call ID必须相同。

【Note】当客户端需要进行远程调用时,它就查一下这个表,找出相应的Call ID,然后把它传给服务端,服务端也通过查表,来确定客户端需要调用的函数,然后执行相应函数的代码。

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2、序列化和反序列化

客户端怎么把参数值传给远程的函数呢?在本地调用中,我们只需要把参数压到栈里,然后让函数自己去栈里读就行。

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但是在远程过程调用时,客户端跟服务端是不同的进程,不能通过内存来传递参数。甚至有时候客户端和服务端使用的都不是同一种语言(比如服务端用C++,客户端用Java或者Python)。

【Note】这时候就需要客户端把参数先转成一个字节流(编码),传给服务端后,再把字节流转成自己能读取的格式(解码)。这个过程叫序列化和反序列化。同理,从服务端返回的值也需要序列化反序列化的过程。

3、网络传输

远程调用往往用在网络上,客户端和服务端是通过网络连接的。所有的数据都需要通过网络传输,因此就需要有一个网络传输层。

【Note】网络传输层需要把Call ID和序列化后的参数字节流传给服务端,然后再把序列化后的调用结果传回客户端。只要能完成这两者的,都可以作为传输层使用。因此,它所使用的协议其实是不限的,能完成传输就行。尽管大部分RPC框架都使用TCP协议,但其实UDP也可以,而gRPC干脆就用了HTTP2。

所以,要实现一个RPC框架,其实只需要把以上三点实现了就基本完成了。Call ID映射可以直接使用函数字符串,也可以使用整数ID。映射表一般就是一个哈希表。序列化反序列化可以自己写,也可以使用Protobuf或者FlatBuffers之类的。网络传输库可以自己写socket,或者用asio,ZeroMQ,Netty之类。

4、RPC的调用流程图

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三、常用的RPC框架

  • gRPC是Google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。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是阿里集团开源的一个极为出名的RPC框架,在很多互联网公司和企业应用中广泛使用。协议和序列化框架都可以插拔是及其鲜明的特色。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。

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