基于青训营的学习视频和一些资料，本文主要介绍了RPC框架的基本概念、核心功能、调用流程以及关键指标。

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RPC基本概念

RPC 英文全称 Remote Procedure Call，在分布式计算中成为远程过程调用，如果涉及面向对象编程，亦可称为远程调用或远程方法调用。RPC 是一种进程间通信的模式，程序分布在不同的地址空间里，如果在同一主机里，RPC 可以通过不同的模拟地址空间进行通讯。使用的架构为客户端/服务器(C/S)。

完整的 RPC 框架主要包括客户端、服务端、注册中心三部分，客户端中有服务发现、调用模块、RPC 协议等组件，服务端中有服务暴露、处理程序、线程池、RPC 协议等组件。

目前流行的开源 RPC 框架有阿里巴巴的Dubbo、Facebook 的Thift、Google 的gRPC、Twitter 的Finagle等。 先重点介绍三种：

• gRPC：是 Google 公布的开源软件，基于HTTP 2.0 协议，并支持常见的众多编程语言。RPC 框架是基于 HTTP 协议实现的，底层使用到了 Netty 框架的支持。
• Thrift：是 Facebook 的开源 RPC 框架，主要是一个跨语言的服务开发框架。 用户只要在其之上进行二次开发就行，应用对于底层的 RPC 通讯等都是透明的。不过这个对于用户来说需要学习特定领域语言这个特性，还是有一定成本的。
• 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极其鲜明的特色。

RPC核心功能

PC 协议部分就是 RPC 的核心功能，其主要组成部分为：客户端、客户端Stub、网络传输模块、服务端 Stub、服务端等。 客户端：服务调用方。 客户端 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，在通过网络传输发送给服务端。 服务端 Stub：接收客户端发送过来的请求信息并进行解包，然后在调用本地服务进行处理。 网络传输模块：底层传输，可以是TCP或HTTP。

下面分别介绍核心 RPC 框架的重要组成：

• 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。
• Network Service：底层传输，可以是 TCP 或 HTTP。

RPC调用流程

本地客户端以本地调用方式调用服务，首先需要通知到本地的存根(Client Stub)，接着本地存根会进行一些数据格式的包装，网络请求的封装等，最终组装成能够进行网络传输的消息体，按照一定的规则将这个消息体通过Socket发送到指定的目标机器上。

服务端的存根(Server Stub)在接收到相关的数据信息之后，需要将其按照事先约定好的规则进行解码，从而识别到消息体内部的信息，然后将对应的请求转发到本地服务对应的函数中进行处理。处理完的数据需要再通过Socket返回给调用方。

调用方存根在接收到服务方数据的时候，需要进行数据解码，最后得到这次请求的最终结果。

调用的流程如下图所示：

RPC关键指标

稳定性 —— 保障策略

保障策略主要有三种：

• 熔断：服务A调用服务B，服务B调用服务C，服务C响应超时，导致B一直等待，返回给A就是超时的，A就会频繁的调用服务B，因为频繁堆积的请求导致服务B宕机，就会产生服务雪崩 。保护调用方，防止被调用的服务出现问题影响到整个链路。
• 限流：保护被调用方，防止大流量把服务压垮。
• 超时控制：避免资源浪费在不可用的节点上。被调用端可能由于某种原因响应过慢，调用端会停止一些不必要的请求，快速的返回，及时释放资源，避免资源浪费在不可调用的服务上。

稳定性 —— 请求成功率

负载均衡（服务A均匀调用服务B的节点）、重试（多试几次可能就好了）

稳定性 —— 长尾请求

明显高于平均响应时间的占比比较小的那一部分请求，提高长尾请求的请求成功率，通过backup request

稳定性 —— 注册中间件

无论是client还是server，创建的时候都可以通过options的方式将这些可选的方式加上，灵活的注入稳定性策略，保证请求的稳定。

易用性

开箱即用，提供合理的默认配置，提供丰富的文档（遇到问题解决）

周边工具：生成代码工具（辅助用户更好的使用框，IDL 生成代码工具）、脚手架工具（生成一些重复的代码）

RPC 框架会有一个suite提供熔断、限流、降级等基本的功能。

扩展性

• 编解码层：支持不同的编解码
• 协议层：支持尽可能多的RPC通信协议
• 网络传输层：支持不同的网络库
• 中间件的执行流程：request会分别经过middleware1，2，n后才会真正的将请求发送到远端，负载均衡，超时控制都是通过中间件的方式加一些策略的。

观测性

传统的三件套：Log(日志)、Mrtric（监控）、Tracing（跟踪，知道在那个阶段超时，往往会携带ID，通过ID将整个链路串起来。）

RPC框架有内置观测性服务，框架内部的配置是什么，运行过程中环境变量是什么，运行过程中的线程有多少，协程有多少，使用了哪些中间件，都需要框架主动的暴露出来。

高性能

• 目标：高吞吐（在单位时间内尽可能处理多的请求）、低延迟（发出请求返回时间尽可能的短）
• 场景：单机多机、单连接多连接、不同大小的请求包、不同请求类型（不是简单的发送一个请求返回一个响应，一个请求多个响应）、单/多 client ，单/多 server
• 手段：连接池、多路复用（提高连接的复用率，减少重复创建消费连接的开销）、高性能编解码协议、高性能网络库

RPC框架的实现

通过上面几点的介绍，如果要我们实现一个 RPC 框架，我们应该如果做呢？要实现 一个RPC 框架，我们只需要解决的以下几件最基本的事情：

网络通讯

远程调用中，客户端和服务端的通讯是基于网络连接的，所以首先需要建立通信连接，通过这个连接把请求信息的字节流传给服务端，然后再把序列化后的响应结果传回客户端，在这个通讯过程中，它所使用的协议是没有限制的，能完成传输就行，但是在这里我们需要考虑两个问题：如何选择网络协议和如何建立连接。

• 网络协议的选择：多数 RPC 框架选择 TCP 作为传输协议，但其实 UDP 也可以，也有部分选择HTTP，比如 gRPC 使用 HTTP2，但是不同的协议各有优劣势，TCP 更加高效，而 HTTP 在实际应用中更加的灵活，具体需要根据使用场景来选择，下文会介绍如何选择正确的网络传输协议

• 通讯连接的建立：RPC 所有交换的数据都在这个连接里传输，这个连接可以是按需连接（需要调用时就先建立连接，调用结束后就立马断掉），也可以是长连接（客户端和服务器建立起连接之后保持长期持有，不管此时有无数据包的发送，可以配合心跳检测机制定期检测建立的连接是否存活有效），多个远程过程调用共享同一个连接。

服务寻址

解决寻址的问题，也就是说服务端如何确定客户端要调用的函数，在本地调用中，函数是直接通过函数指针来指定的，但是在远程调用中，函数指针是不行的，因为两个进程的地址空间是完全不一样的。所以在远程调用中，客户端和服务端需要分别维护一个【ID -> 函数】的映射表，ID 在所有进程中都是唯一确定的，客户端在做远程过程调用时，附上这个 ID，服务端通过查表，来确定客户端需要调用的函数，然后执行相应函数的代码。

而寻址问题的具体实现方式，则可以通过注册中心，服务提供者完成后，对外暴露相应的功能并将自己注册到注册中心上，接着服务消费者从注册中心寻找服务，然后调用该服务对应的方法完成远程调用

序列化和反序列化：

在本地调用中，我们只需要把参数信息压到内存栈中，然后让函数自己去栈中读取，但是远程过程调用时，客户端跟服务端是不同的进程，不能通过内存来传递参数。所以远程过程调用中，客户端和服务端交互时，方法的参数和结果需要通过底层的网络协议如 TCP 传递，由于网络协议是基于二进制的（只有二进制数据才能在网络中传输），那么这些值需要序列化成二进制的形式，通过寻址和传输将序列化的二进制发送目标服务器。目标服务器接收到数据时，需要对数据进行反序列化。序列化和反序列化的速度也会影响远程调用的效率。

将对象转换成二进制流的过程叫做序列化
将二进制流转换成对象的过程叫做反序列化

小结

RPC 框架作为架构微服务化的基础组件，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。希望大家看完能够有所收获。