RPC

RPC（Remote Procedure Call），远程过程调用，用于将网络通信简化为本地函数调用。
RPC 可以使分布式应用内部通信更加简单高效。
RPC 是一种方法论，RPC 协议是一组规范或标准，而 RPC 框架则提供了基于协议的实现。

RPC 协议构成

• 接口标准，如通过特定IDL 来定义接口。
• 传输协议标准，如通过TCP、HTTP进行网络传输。
• 序列化协议，如通过JSON、ProtoBuf等进行序列化。

RPC 框架构成

• 客户端接口存根，代理客户端调用。
• 网络传输模块，利用传输协议处理客户端和服务端的数据传输。
• 序列化模块，将请求和返回值转换为网络传输的数据。
• 服务端接口存根，监听网络请求处理服务端调用发送处理结果。
• 框架以客户端和服务端的依赖库、代码生成工具集等形式提供。

一次 RPC 调用的流程

• 客户端以本地函数调用方式调用服务。
• 客户端存根收到请求将方法、入参等信息序列化成能够网络传输的消息体。
• 客户端存根找到远程的服务地址，将消息通过网络发送给服务端。
• 服务端存根收到消息进行反序列化，然后调用本地服务进行处理。
• 服务端本地服务处理后返回结果给服务端存根。
• 服务端存根序列化结果并发送给客户端。
• 客户端存根收到消息进行反序列化。
• 客户端获得最终结果。

服务端IO模型

• 同步阻塞IO：线程阻塞，直到有数据才恢复。
• 同步非阻塞IO：线程不阻塞，需要轮询判断是否有数据。
• 同步多路复用IO：一个线程监听多个 IO，哪个有数据了就交给对应线程处理。
• 异步IO：内核直接将数据复制到用户空间。

服务端线程模型

• 单线程模型
  • 一个线程处理所有请求
  • 同个时间只能处理一个请求
  • 仅开发调试用
• 多线程短连接模型
  • 一个线程处理一个请求，完成后关闭连接
  • 有多少并发请求就有多少线程，线程数有限
  • 频繁建立网络连接开销大
• 多线程长连接模型
  • 一个线程处理一个连接上的多个请求，服务端不关闭连接。
  • 请求频率低时浪费资源，并发量大时无法处理。
• 线程池模型
  • 提前创建好一定数量的线程，请求来了分配给空闲线程处理。
  • 本质上是生产者-消费者模型
  • 同样可以支持短连接或长连接。

服务端 reactor 模式

• 在多路复用IO模型的epoll方式基础上的模式。
• reactor 为反应堆，表示一个多路复用器。
• 单 reactor 单线程模式：
  • 只有一个主线程运行 reactor（一个epoll） 和处理事件。
• 单 reactor 多线程（协程）模式：
  • 一个主线程运行 reactor（一个epoll），通过工作线程（或协程）处理事件。
• 主从 reactor 多线程模式：
  • 一个主reactor负责建立连接，多个从reactor负责处理 IO 操作。

常用 RPC 框架

• gRPC
  • Google 开发的开源 RPC 框架，属于云原生 CNCF 的一部分。
  • 通过 protobuf 定义接口，支持为各种开发语言自动生成客户端和服务端存根。
  • 高性能，支持二进制序列化协议。
  • 通信协议基于 HTTP2，支持双向流，消息头压缩，多路复用，服务端推送等。
  • 支持请求响应式和流式 RPC。