RPC协议

丁牛牛
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RPC协议

RPC(Remote Procedure Call)协议,又称远程过程调用协议,是一种进程间通信方式。它允许程序调用另一台计算机上的子程序,而程序员无需显式编写这种远程交互的通信细节。

RPC协议的主要特征和工作原理如下:

  • 采用客户端/服务器模式。请求程序作为客户端,服务提供程序作为服务器。客户端调用服务器执行某些代码,并等待响应。
  • 参数打包与解包。调用参数在网络上传送前需要打包成网络可读格式,在接收端再解包成原始参数。这允许在程序之间传递任意数据结构。
  • 基于传输协议。RPC协议本身不定义传输机制,需要依赖TCP/IP等底层传输协议进行数据传输。
  • 隐藏细节。程序员写的代码基本无需区分子程序是本地的还是远程的,RPC处理底层的网络通信细节。
  • 支持跨语言。客户端和服务器程序可以用不同语言开发,RPC实现了语言之间的互操作。
  • 模块化和代码重用。通过RPC,可以跨网络调用已有的服务程序,大大提高了代码的可重用性。
  • 常见实现包括gRPC、Thrift、Avro等。编程语言对RPC也存在广泛支持。

总之,RPC利用抽象容易使用的接口,允许程序员透明地调用远程子程序,而不必关注网络通信的复杂细节。这大大简化了分布式计算中的进程间通信和程序互操作。

RPC架构

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RPC协议过程

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  1. 客户端（Client）通过本地调用的方式调用服务（以接口方式调用）
  2. 客户端存根（Client Stub）接收到调用请求后负责将方法、入参等信息进行组装序列化成能够进行网络传输的消息体（将消息体对象序列化为二进制流）
  3. 客户端存根（Client Stub）找到远程的服务地址，并且将消息通过网络发送给服务端（通过sockets发送消息）
  4. 服务端存根（Server Stub）收到消息后进行反序列化操作，即解码（将二进制流反序列化为消息对象）
  5. 服务端存根（Server Stub）通过解码结果调用本地的服务进行相关处理
  6. 服务端（Server）本地服务业务处理
  7. 服务端（Server）将处理结果返回给服务端存根
  8. 服务端存根（Server Stub）序列化处理结果（将结果消息对象序列化为二进制流）
  9. 服务端存根（Server Stub）将序列化结果通过网络发送至客户端（通过sockets发送消息）
  10. 客户端存根（Server Stub）接收到消息，进行反序列化解码（将结果二进制流反序列化为消息对象） 客户端得到最终的结果。

核心功能

重要组成

  • 客户端：Client，服务调用方
  • 客户端存根：Client Stub，存放服务端地址信息，将客户端的请求参数数据信息打包成网络消息，再通过网络传输发送给服务端
  • 服务端存根：Server Stub，接收客户端发送过来的请求消息并进行解包，然后再调用本地服务进行处理
  • 服务端：Server，服务的真正提供者
  • newtwork service：底层传输，tcp或http

功能实现

  • 服务寻址
  • 序列化和反序列化
  • 网络传输功能

gRPC

gRPC(gRPC Remote Procedure Call)是Google开源的一款高性能、开源的远程过程调用(RPC)系统。

gRPC的主要特点包括:

  • 基于HTTP/2标准设计,支持双向流式传输、头部压缩、单TCP连接持续传输等特性,以实现高吞吐、低延迟。
  • 使用Protocol Buffers作为接口描述语言,可选使用JSON编码,语言中立。
  • 支持众多语言,包括C++, Java, Python, Go, Ruby, C#等。由语言主要贡献者维护各语言实现。
  • 提供认证、授权、流控、负载均衡、日志等机制。
  • 支持客户端、服务端、双向流式调用等模式。
  • 基于IDL定义服务,支持自动生成客户端和服务器端代码框架。
  • 与主流容器平台和云服务平台集成良好。

总体来说,gRPC是一个高性能、通用的开源RPC框架。它基于HTTP/2标准设计,提供了诸如流控、负载均衡、安全认证等机制。使用Protocol Buffers作为接口定义语言,支持主流语言。其高性能、跨平台、生态完善的特点,使其成为分布式系统互联的主流选择之一。

gRPC流程

gRPC的通信流程大致可以分为以下几个步骤:

  1. 接口定义:使用Protocol Buffers接口定义语言(IDL)定义服务接口及消息结构。IDL中定义了RPC服务的方法、参数、返回类型。
  2. 代码生成:根据IDL接口定义,通过protoc编译器自动生成客户端和服务器Stub代码。Stub代码中包含了接口、序列化/反序列化、通信等相关实现。
  3. 服务器实现:在服务器端用指定语言实现RPC接口,并绑定至一个端口提供服务。
  4. 客户端调用:客户端通过Stub代码发起RPC调用请求,将参数对象序列化打包(压缩)。
  5. 传输:底层通过HTTP/2标准传输请求消息至服务端。
  6. 服务器解码:服务器接收请求消息并解码,找到相应的服务方法。
  7. 服务器处理:服务器执行具体业务逻辑并将结果序列化。
  8. 返回结果:服务器向客户端返回处理结果。
  9. 客户端解码:客户端接收消息,通过Stub代码解码并反序列化为结果对象。
  10. 返回结果:客户端获得RPC调用结果。

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客户端(gRPC Stub)调用A方法，发起RPC调用，对请求信息使用Protobuf进行对象序列化压缩(IDL)；服务端（gPRC Server)接收到请求后，解码请求体，进行业务逻辑处理并返回。对响应结果使用Protobuf进行对象序列化压缩(IDL) 客户端接受到服务端响应，解码请求体。回调被调用的A方法，唤醒正在等待响应(阻塞)的客户端调用并返回响应结果

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