RPC原理

Posted 2021-01-07 zourui4271

今天开始聊一些微服务的实践，第一块，RPC框架的原理及实践，为什么说要搞定微服务架构，先搞定RPC框架呢?

一、需求缘起

服务化的一个好处就是，不限定服务的提供方使用什么技术选型，能够实现大公司跨团队的技术解耦，如下图：

 

 

服务A是欧洲团队提供服务，欧洲团队的技术背景是Java，可以用Java实现服务;

服务B是美洲团队提供服务，可以用C++实现服务;

服务C是中国团队提供服务，可以用Go实现服务;

服务的上游调用方，按照接口、协议即可完成对远端服务的调用。

但实际上，99.9%的公司的团队规模有限，技术团队人数也有限，基本是使用同一套技术体系来调用和提供服务的：

 

 

这样的话，如果没有统一的服务框架，RPC框架，各个团队的服务提供方就需要各自实现一套序列化、反序列化、网络框架、连接池、收发线程、超时处理、状态机等“业务之外”的重复技术劳动，造成整体的低效。所以，统一RPC框架把上述“业务之外”的技术劳动统一处理，是服务化首要解决的问题。

在达成【“使用统一的RPC框架”是正确的道路】这个一致的前提下，本文期望用简单通俗的言语简述一下一个通用RPC框架的技术点与实现。

二、RPC背景与过程

什么是RPC(Remote Procedure Call Protocol)，远程过程调用?

先来看下什么是本地函数调用，当我们写下：

int result = Add(1, 2);

 

 

这段代码的时候，我们知道，我们传入了1，2两个入参数，调用了本地代码段中的一个Add函数，得到了result出参。此时，传入数据，传出数据，代码段在同一个进程空间里，这是本地函数调用。

那有没有办法，我们能够调用一个跨进程(所以叫“远程”，典型的，这个进程部署在另一台服务器上)的函数呢?

 

 

最容易想到的，两个进程约定一个协议格式，使用Socket通信，来传输【入参】【调用哪个函数】【出参】。

假设请求报文协议是一个11字节的字节流：

 

 

(1)前3个字节填入函数名

(2)中间4个字节填入第一个参数

(3)末尾4个字节填入第二个参数

同时可以设计响应报文协议是一个4字节的字节流：

 

 

即处理结果。

调用方的代码可能变为：

1. request = MakePacket(“add”, 1, 2);  
2. SendRequest_ToService_B(request); 
3. response = RecieveRespnse_FromService_B(); 
4. int result = unMakePacket(respnse); 

简单解释一下：

(1)讲传入参数变为字节流

(2)将字节流发给服务B

(3)从服务B接受返回字节流

(4)将返回字节流变为传出参数

服务方的代码可能变为：

1. request = RecieveRequest(); 
2. args/function = unMakePacket(request); 
3. result = Add(1, 2); 
4. response = MakePacket(result); 
5. SendResponse(response); 

这个过程也很好理解：

(1)服务端收到字节流

(2)将字节流转为函数名与参数

(3)本地调用函数得到结果

(4)将结果转变为字节流

(5)将字节流发送给调用方

 

 

这个过程用一张图描述如上，调用方与服务方的处理步骤都是非常清晰的。这个过程存在最大的问题是什么呢?

回答：调用方太麻烦了，每次都要关注很多底层细节

(1)入参到字节流的转化，即序列化应用层协议细节

(2)socket发送，即网络传输协议细节

(3)socket接受

(4)字节流到出参的转化，即反序列化应用层协议细节

能不能调用层不关注这个细节呢?

回答：可以，RPC框架就是解决这个问题的，它能够让调用方“像调用本地函数一样调用远端的函数(服务)”。

三、RPC框架职责

通过上面的讨论，RPC框架要向调用方屏蔽各种复杂性，要向服务提供方也屏蔽各类复杂性：

(1)调用方感觉就像调用本地函数一样

(2)服务提供方感觉就像实现一个本地函数一样来实现服务

所以整个RPC框架又分为client部分与server部分，负责把整个非(1)(2)的各类复杂性屏蔽，这些复杂性就是RPC框架的职责。

 

 

再细化一些，client端又包含：序列化、反序列化、连接池管理、负载均衡、故障转移、队列管理，超时管理、异步管理等等等等职责。

server端包含：服务端组件、服务端收发包队列、io线程、工作线程、序列化反序列化、上下文管理器、超时管理、异步回调等等等等职责。

however，因为篇幅有限，这些细节不做深入展开。

四、结论

(1)RPC框架是架构微服务化的首要基础组件，它能大大降低架构微服务化的成本，提高调用方与服务提供方的研发效率，屏蔽跨进程调用函数(服务)的各类复杂细节

(2)RPC框架的职责是：让调用方感觉就像调用本地函数一样调用远端函数、让服务提供方感觉就像实现一个本地函数一样来实现服务