RPC服务框架和restful服务框架的选择

Posted 2021-04-11 姚春辉

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。

OSI网络七层模型

在说RPC和HTTP的区别之前，我觉的有必要了解一下OSI的七层网络结构模型（虽然实际应用中基本上都是五层），它可以分为以下几层：（从上到下）

• 第一层：应用层。定义了用于在网络中进行通信和传输数据的接口；

• 第二层：表示层。定义不同的系统中数据的传输格式，编码和解码规范等；

• 第三层：会话层。管理用户的会话，控制用户间逻辑连接的建立和中断；

• 第四层：传输层。管理着网络中的端到端的数据传输；

• 第五层：网络层。定义网络设备间如何传输数据；

• 第六层：链路层。将上面的网络层的数据包封装成数据帧，便于物理层传输；

• 第七层：物理层。这一层主要就是传输这些二进制数据。

实际应用过程中，五层协议结构里面是没有表示层和会话层的。应该说它们和应用层合并了。我们应该将重点放在应用层和传输层这两个层面。因为HTTP是应用层协议，而TCP是传输层协议。好，知道了网络的分层模型以后我们可以更好地理解为什么RPC服务相比HTTP服务要Nice一些！

RPC服务

从三个角度来介绍RPC服务：分别是同步异步调用、RPC架构，以及流行的RPC框架。

RPC是分布式架构的核心，按响应方式分如下两种：

同步调用：客户端调用服务方方法，等待直到服务方返回结果或者超时，再继续自己的操作

异步调用：客户端把消息发送给中间件，不再等待服务端返回，直接继续自己的操作。

同步调用的实现方式有WebService和RMI。Web Service提供的服务是基于web容器的，底层使用http协议，因而适合不同语言异构系统间的调用。RMI实际上是Java语言的RPC实现，允许方法返回 Java 对象以及基本数据类型，适合用于JAVA语言构建的不同系统间的调用。

异步调用的JAVA实现版就是JMS(Java Message Service)，目前开源的的JMS中间件有Apache社区的ActiveMQ、Kafka消息中间件，另外有阿里的RocketMQ。

RPC架构

先说说RPC服务的基本架构吧。允许我可耻地盗一幅图哈~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，分别是Client ,Server,Client Stub以及Server Stub，这个Stub大家可以理解为存根。分别说说这几个组件：

• RPC架构里包含如下4个组件:

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• 1、 客户端(Client)：服务调用方

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• 3、 服务端存根(Server Stub)：接受客户端发送过来的消息并解包，再调用本地服务

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• 4、服务端(Server)：真正的服务提供者。 

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• 具体实现步骤：

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• 1、 服务调用方（client）(客户端)以本地调用方式调用服务；

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• 2、 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

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• 4、 server stub收到消息后进行解码,在Java里就是反序列化的过程；

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• 5、 server stub根据解码结果调用本地的服务；

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• 6、 本地服务执行处理逻辑；

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• 7、 本地服务将结果返回给server stub；

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• 8、 server stub将返回结果打包成消息，Java里的序列化；

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• 9、 server stub将打包后的消息通过网络并发送至消费方

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• 10、 client stub接收到消息，并进行解码, Java里的反序列化；

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• 11、 服务调用方（client）得到最终结果。

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• 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： 

• 1、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。 

• 3、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。

  
  

RPC主要是用在大型企业里面，因为大型企业里面系统繁多，业务线复杂，而且效率优势非常重要的一块，这个时候RPC的优势就比较明显了。实际的开发当中是这么做的，项目一般使用maven来管理。比如我们有一个处理订单的系统服务，先声明它的所有的接口（这里就是具体指Java中的interface），然后将整个项目打包为一个jar包，服务端这边引入这个二方库，然后实现相应的功能，客户端这边也只需要引入这个二方库即可调用了。为什么这么做？主要是为了减少客户端这边的jar包大小，因为每一次打包发布的时候，jar包太多总是会影响效率。另外也是将客户端和服务端解耦，提高代码的可移植性。

“RPC好，还是RESTful好？”，这个问题不简单

同步调用与异步调用

什么是同步调用？什么是异步调用？同步调用就是客户端等待调用执行完成并返回结果。异步调用就是客户端不等待调用执行完成返回结果，不过依然可以通过回调函数等接收到返回结果的通知。如果客户端并不关心结果，则可以变成一个单向的调用。这个过程有点类似于Java中的callable和runnable接口，我们进行异步执行的时候，如果需要知道执行的结果，就可以使用callable接口，并且可以通过Future类获取到异步执行的结果信息。如果不关心执行的结果，直接使用runnable接口就可以了，因为它不返回结果，当然啦，callable也是可以的，我们不去获取Future就可以了。

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：

1. 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。

2. 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。

3. 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。

   相对Restful协议，使用RPC，在同等硬件条件下，带宽使用率仅为前者的20%，性能却提升一个数量级。但是这种协议最大的问题在于，无法穿透防火墙。
   

HTTP服务

其实在很久以前，我对于企业开发的模式一直定性为HTTP接口开发，也就是我们常说的RESTful风格的服务接口。的确，对于在接口不多、系统与系统交互较少的情况下，解决信息孤岛初期常使用的一种通信手段；优点就是简单、直接、开发方便。利用现成的http协议进行传输。我们记得之前本科实习在公司做后台开发的时候，主要就是进行接口的开发，还要写一大份接口文档，严格地标明输入输出是什么？说清楚每一个接口的请求方法，以及请求参数需要注意的事项等。比如下面这个例子：

POST http://www.**.com/restful/buyer/info/share

接口可能返回一个JSON字符串或者是XML文档。然后客户端再去处理这个返回的信息，从而可以比较快速地进行开发。但是对于大型企业来说，内部子系统较多、接口非常多的情况下，RPC框架的好处就显示出来了，首先就是长链接，不必每次通信都要像http一样去3次握手什么的，减少了网络开销；其次就是RPC框架一般都有注册中心，有丰富的监控管理；发布、下线接口、动态扩展等，对调用方来说是无感知、统一化的操作。

流行的http restful服务框架：

 以Spring Cloud为代表所支持的Restful 协议，优势在于能够穿透防火墙，使用方便，语言无关，基本上可以使用各种开发语言实现的系统，都可以接受Restful 的请求。但性能和带宽占用上有劣势。

使用RPC远程服务调用方式与传统http接口直接调用方式的差别在于：

1. 从使用方面看，Http接口只关注服务提供方（服务端），对于客户端怎么调用，调用方式怎样并不关心，通常情况下，客户端使用Http方式进行调用时，只要将内容进行传输即可，这样客户端在使用时，需要更关注网络方面的传输，比较不适用与业务方面的开发；而RPC服务则需要客户端接口与服务端保持一致，服务端提供一个方法，客户端通过接口直接发起调用，业务开发人员仅需要关注业务方法的调用即可，不再关注网络传输的细节，在开发上更为高效。

2. 从性能角度看，使用Http时，Http本身提供了丰富的状态功能与扩展功能，但也正由于Http提供的功能过多，导致在网络传输时，需要携带的信息更多，从性能角度上讲，较为低效。而RPC服务网络传输上仅传输与业务内容相关的数据，传输数据更小，性能更高。

3. 从运维角度看，使用Http接口时，常常使用一个前端代理，来进行Http转发代理请求的操作，需要进行扩容时，则需要去修改代理服务器的配置，较为繁琐，也容易出错。而使用RPC方式的微服务，则只要增加一个服务节点即可，注册中心可自动感知到节点的变化，通知调用客户端进行负载的动态控制，更为智能，省去运维的操作。

总之

RPC服务和HTTP服务还是存在很多的不同点的，一般来说，RPC服务主要是针对大型企业的，而HTTP服务主要是针对小企业的，因为RPC效率更高，而HTTP服务开发迭代会更快。总之，选用什么样的框架不是按照市场上流行什么而决定的，而是要对整个项目进行完整地评估，从而在仔细比较两种开发框架对于整个项目的影响，最后再决定什么才是最适合这个项目的。一定不要为了使用RPC而每个项目都用RPC，而是要因地制宜，具体情况具体分析。