这是我参与「第三届青训营 -后端场」笔记创作活动的第3篇笔记。本文主要介绍 RPC 框架的基本概念，重点讲解了 RPC 框架的核心三层：编解码层、协议层和网络传输层，探讨了 RPC 框架的关键指标，分享了字节跳动高性能 RPC 框架 Kitex 的相关内容。

1. RPC 框架的基本概念

1.1 什么是RPC

RPC（Remote Procedure Call）远程过程调用协议，一种通过网络从远程计算机上请求服务，而不需要了解底层网络技术的协议。RPC它假定某些协议的存在，例如TPC/UDP等，为通信程序之间携带信息数据。在OSI网络七层模型中，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。

1.2 一次 RPC 的完整过程

IDL (Interface description language)文件
IDL 通过一种中立的方式来描述接口，使得不同平台上运行的对象和用不同语言编写的程序可以互相通信。

生成代码
通过编译器工具把 IDL 文件转换为语言对应的静态库

编解码
从内存中表示到字节序列的转化称为编码，反之称为解码。

通信协议
规范了数据在网络中的传输内容和格式。除必须的请求/响应数据外，通常还会包含额外的元数据。

网络传输
通常基于成熟的网络库，走 TCP/UDP 传输

1.3 RPC 的好处

单一职责，有利于分工写作和运维开发
可扩展性强，资源使用率更优
故障隔离，服务的整体可靠性更高

2. RPC 框架的分层设计

2.1 整体框架

举例：Apache Thrift

2.2 编解码层

语言特定的格式：例如 Java 有 java.io.Serializable
文本格式：例如 JSON、XML、CSV 等文本格式
二进制编码：具备跨语言和高性能等优点
- TLV 编码：Thrift 的 BinaryProtocol
- Varint 编码：Protobuf

2.3 协议层

  0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 a b c d e f 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 a b c d e f
+----------------------------------------------------------------+
| 0|                          LENGTH                             |
+----------------------------------------------------------------+
| 0|       HEADER MAGIC          |            FLAGS              |
+----------------------------------------------------------------+
|                         SEQUENCE NUMBER                        |
+----------------------------------------------------------------+
| 0|     Header Size(/32)        | ...
+---------------------------------

                  Header is of variable size:
                   (and starts at offset 14)

+----------------------------------------------------------------+
|         PROTOCOL ID  (varint)  |   NUM TRANSFORMS (varint)     |
+----------------------------------------------------------------+
|      TRANSFORM 0 ID (varint)   |        TRANSFORM 0 DATA ...
+----------------------------------------------------------------+
|         ...                              ...                   |
+----------------------------------------------------------------+
|        INFO 0 ID (varint)      |       INFO 0  DATA ...
+----------------------------------------------------------------+
|         ...                              ...                   |
+----------------------------------------------------------------+
|                                                                |
|                              PAYLOAD                           |
|                                                                |
+----------------------------------------------------------------+

2.4 网络通信层 - Sockets API

3. RPC 框架的关键指标

3.1 稳定性

保障策略：熔断、限流、超时控制
请求成功率：负载均衡、重试
长尾请求：Backup Request
注册中间件

3.2 易用性

开箱即用
- 合理的默认参数选项，丰富的文档
周边工具
- 生成代码工具，脚手架工具

3.3 扩展性

3.4 观测性

Log 日志
Metric 监控
Tracing 链式跟踪
内置观测性服务

3.5 高性能

目标：高吞吐、低延迟
手段：连接池、多路复用、高性能编解码协议、高性能网络库

4. 字节企业实践

4.1 整体框架 - Kitex

Kitex Core：核心组件
Kitex Byted：与公司内部基础设施集成
Kitex Tool：代码生成工具

4.2 自研网络库 - Netpoll

4.3 编解码优化

Codegen 自研了 GO 语言实现的 Thrift IDL 解析和代码生成器
JIT 即时编译技术基于 JIT 编译技术的高性能动态 Thrift 编解码器 - Frugal

4.4 合并部署

将亲和性强的服务实例尽可能调度到同一个物理机，远程RPC调用优化为本地IPC调用。

深入浅出RPC框架 | 青训营笔记