RPC 解决了什么问题

RPC（remote procedure call），远程过程调用，相信大家都不陌生。如果有不清楚的同学可以看下wiki定义：

In distributed computing a remote procedure call (RPC) is when a computer program causes a procedure (subroutine) to execute in another address space(commonly on another computer on a shared network), which is coded as if it were a normal (local) procedure call, without the programmer explicitly coding the details for the remote interaction.

这段定义提到三点：

分布式环境。
写起来就跟调用本地函数一样。
程序员无需关注与远程的交互细节。

这三点也可以用来描述RPC框架需要解决的问题。

RPC本身并不会涉及什么高深的技术，因此在github上随手一搜，就会发现，RPC库跟网络库一样是造轮子的一大重灾区。

话虽如此，写玩具代码也是程序员的一大乐趣。相信看完这篇文章，你也会加入造RPC库轮子的大军中去。

在进入主题之前，我们首先来消除下二义性。

web开发中也有RPC的概念，与现在比较流行的RESTful相反，是基于HTTP协议设计的一类基于「操作」的API：

GET /operation?id=anId

而小说君接下来要讲的RPC，更多地描述的是「代码」层面的RPC。

比如下面一段逻辑，服务器A处理某个请求时，需要从其他的服务器拿数据，可以这样写：

var data = serviceDelegate.GetData(id);

代码是这样写，GetData内部做的事情实际上就是把服务id、方法id以及参数打包成一个消息发出去，等到其他服务器回过来消息之后，再回调到发起者的相应方法。

三年前，小说君在腾讯参与一款页游项目的开发。可能是因为历史遗留原因，该项目并没有采用RPC。因此作为逻辑狗，代码写起来非常蛋疼。

举个简单的例子，发送一个含有a和b两个参数的请求包这样的简单操作，应用层程序员需要先分配一个请求对象，然后人肉给a和b赋值，再手动调下序列化函数，最后发送。接收包时的操作类似。

如果该项目引入RPC，那发请求就是一行代码，跟调用普通函数的写法一样；收请求则是由框架自动回调一个signature即包参数的函数。应用层程序员根本不需要关注「包」、「序列化」、「反序列化」这些概念，少写不少重复代码。

当然，RPC也并不是尽善尽美，看过《Unix编程艺术》的同学可能对书中批评RPC的章节仍有印象，小说君简单总结一下：

RPC接口不具备自我描述性。
RPC太容易扩展，容易增加系统复杂度。
RPC透明性差，程序员无法直接获知某个RPC接口的调用成本。
RPC鼓励程序员视跨机调用为无成本行为。

简单地说，RPC受「人」的因素影响巨大。RPC和本地函数外观一模一样，RPC就会被无节操的程序员扩散在系统各处。

如果只是上层逻辑倒还好，可以通过一定的沙盒机制杜绝级联效应。但是小说君最近在review新接手的框架时就发现，之前的维护者在框架层面不少主流程中用RPC绕来绕去，简直把后来人绕晕。

RPC本意是减轻程序员编码负担，但是如此一来，就完全违背了设计本意。

云风写过一篇博客是「RPC之恶」，其中也提到了一个滥用RPC的例子：系统库内置的sort函数往往需要用户传入comparer，有的程序员就会在comparer中调用RPC，甚至comparer的后续执行还需要RPC的远程返回结果。

这显然是不对的，「流程」获取数据，「算法」处理数据；而不是「算法」执行过程中自行根据「流程」获取数据，再自行处理数据。

不过，排除了「人」的因素之后，RPC带来的收益还是相当明显的，特别对于游戏项目或者应用项目的后端开发来说，服务定义可控，流程可控，即使出现前述问题，要么是能较快定位到问题，要么是不至于给项目带来灾难性影响。

是否在项目中采用RPC，是一个见仁见智的抉择问题。本文接下来就聊聊RPC框架需要解决什么问题，以及如何设计RPC框架。

RPC框架需要解决什么问题？

我们看文章开头提到的三点：

分布式环境。
写起来就跟调用本地函数一样。
程序员无需关注与远程的交互细节。

接下来逐条展开。

第一点，分布式环境，也就是说，RPC框架需要帮程序员做好方法调用到数据的转换，然后再借助网络库发出去；接收侧的网络库收到后将数据推给接收侧的RPC框架，RPC框架再帮程序员做好数据到方法回调的转换。

流程很简单，网络库相关的实现可以参考服务端系列的第一篇文章「从零手写服务端框架」；方法调用与数据的互转就更简单了——想办法将文章开头小说君吐槽的人肉打解包逻辑自动化完成，再序列化即可。

序列化的方案通常有两种：一种是有一定自描述能力的，常见于protobuf、msgpack等第三方库；一种是基于纯数据流，通常是项目组自行维护的。

当然，一个完备的RPC框架理应可以透明替换序列化方案。

第二点，写起来就跟调用本地函数一样。这点决定了RPC框架设计的好坏。

RPC框架的核心设计意图就是让应用层程序员调用起来非常自然、不需要有太多包袱。魔兽世界以及网易很多游戏采用的类bigworld服务端框架，其RPC甚至还向上层程序员隐藏了客户端session切进程的细节。

本地函数可以大概分为两类：同步和异步。

对于异步函数，基本任何语言和平台都能做到RPC与本地函数写法一致，比如下面两行方法调用，分辨不出哪次调用需要发网络包。

remoteServiceDelegate.PostMessage(msg); localServiceDelegate.PostMessage(msg);

而同步函数的实现就会有些棘手，在有些语言或平台上甚至无法实现。

先看一个本地同步函数的调用例子：

var ret = localServiceDelegate.SendMessage(msg);

现在，我们把SendMessage改成一个需要网络通信的异步RPC调用。

如果想实现语义上跟本地函数版本一致，那语言或平台就需要有保存执行上下文的能力，等到SendMessage的远端结果返回时，再恢复上下文，并把返回结果赋给ret。

在支持异步语法的语言/平台，这种语义可以原生支持，写成这样：

var ret = await localServiceDelegate.SendMessage(msg);  //支持async/await语义
var ret = yield localServiceDelegate.SendMessage(msg);  //支持yield语义

如果不支持异步语法，但是支持闭包的话，也没问题，可以这样写：

localServiceDelegate.SendMessage(msg, (ret) =>
{
});

如果闭包都不支持的话，就麻烦了。

前述两种，之所以接近本地函数的调用形式，是因为语义上有保证——异步数据返回时，执行上下文与异步请求发送时一致。

不支持闭包，如果想要保存现场，就需要人肉定义执行上下文结构——发请求时hold住相关环境，收到回应时取出相关环境，并回调注册的回调函数。

所以只是写应用层的话，小说君认为，如果采用闭包都不原生支持的语言，那应该已经离现代编程太远了。

第三点，程序员无需关注与远程交互的细节。

何谓交互细节？

回想一下，小说君在之前的几篇服务端文章中分别引入了「网关」、「消息队列」、「数据服务」、「分布式一致性设施」。

这些设施与「外部设施」（比如第三方的SDK）有本质区别，每一种设施都专注建模一类特定问题并解决，因此小说君称其为「基础设施抽象」。

与这些基础设施抽象打交道，就不免需要关注与其的交互细节。比如，与网关打交道需要指定组播的组id，与消息队列打交道需要指定频道，与数据服务打交道要指定的内容就更多了。

如果这些细节全部暴露在应用层的话，那应用层程序员的负担就会大大增加。因此，RPC框架还应该解决这类问题——提供额外的中间层，让程序员认知统一。

我们用「服务」这个概念来统一认知。

对于同一个服务，调用方需要借助服务的委托（Delegate）发起服务提供的某条RPC；接收方则有该服务的对应实现（Implementation），RPC会回调Impl的对应方法。

不同的基础设施抽象有不同的设施层的协议，因此RPC框架还需要针对不同的协议定制适配器（Adaptor）。适配器这个概念（Concept）是面向RPC层定义的——对于Implementation来说，Adaptor是一个持续产出消息的流；对于Delegate来说，Adaptor是一个可以接受消息的传输器。

与此同时，应用层不需要有统一的Adaptor概念，因此Adaptor可以向应用层提供特化的接口。

下面我们来看一些实现细节。

首先是RPC层的协议定义，简单分为两部分：