RPC协议交互流程

RPC（Remote Procedure Call，远程过程调用） 是一种分布式计算的通信协议和编程模型，用于不同计算机或进程之间进行远程通信。它允许一个计算机程序（通常是客户端）调用另一个计算机上的过程（通常是服务器端）并获取结果，就像调用本地过程一样，而无需了解底层网络通信的细节。

RPC特性

1. 透明性： RPC 提供了透明性，使远程调用看起来就像是本地函数调用，屏蔽了底层的网络通信细节

2. 跨语言支持： RPC 允许不同编程语言编写的程序进行通信。这意味着一个程序可以使用一种编程语言编写，而另一个程序可以使用完全不同的编程语言编写，它们仍然可以通过 RPC 进行通信

3. 序列化和反序列化： 在 RPC 中，参数和结果通常需要序列化（将数据转换为字节流）以进行传输，然后在接收端反序列化（将字节流还原为数据对象）

   这是因为远程调用通常涉及跨越网络传输数据（跨网络传输会涉及到大端小端转换）

4. Stub/Proxy 生成： 为了使 RPC 远程调用透明化，通常需要为每个远程服务生成客户端存根（Client Stub）和服务器端存根（Server Stub）。存根用于隐藏底层通信细节，使客户端和服务器可以像调用本地函数一样调用远程过程

5. 网络通信： RPC 依赖于底层的网络通信协议，如 TCP/IP 或 HTTP，以实现客户端和服务器之间的通信

6. 错误处理： RPC 提供了一种机制来处理远程调用中可能发生的错误，例如网络故障或服务器不可用。通常，RPC 库会提供异常处理或错误代码来处理这些情况

7. 性能： RPC 库通常会尽量提供高性能的实现，以确保在远程调用中不会引入显著的延迟

8. 安全性： RPC 可以提供身份验证和授权机制，以确保只有授权的客户端可以访问远程服务

RPC实现

如上述概念所说，RPC协议的目的，是远程调用像本地调用一样简单

要想实现上述目标，需要思考以下问题如何解决：

1. 客户端如何连接远程服务端？连接的远端的设备的IP和端口号如何确定？
2. 如何表示和传输数据？
3. 如何确定客户端发送的请求？
4. 如何调用指定的目标方法？

上述问题的解决方案，如下所示：

1. 服务注册中心

   它的主要作用是帮助服务提供者注册其服务，以及帮助服务消费者发现和调用这些服务

   • 服务注册： 服务提供者将其可用的服务注册到服务注册中心。注册通常包括服务的名称、网络地址、端口号、协议等信息。服务注册中心会将这些信息记录在其注册表中。
   • 服务发现： 服务消费者通过服务注册中心查询可用的服务列表，以便发现并获取服务提供者的信息。这使得服务消费者无需手动配置服务提供者的地址和端口。
   • 负载均衡： 一些服务注册中心提供负载均衡功能，以确保服务请求均匀分布到不同的服务提供者上。这有助于提高系统的性能和可用性。
   • 服务健康检查： 服务注册中心通常会定期检查注册的服务是否可用。如果服务不可用，注册中心可以将其从服务列表中移除，以避免服务消费者请求到不可用的服务。
   • 动态配置： 服务注册中心允许系统管理员或运维人员在运行时添加、更新或删除服务的注册信息，而无需重启系统或服务。
   • 服务版本管理： 有些服务注册中心支持服务版本管理，以允许多个版本的服务并存。这对于逐步升级服务或同时支持多个客户端版本非常有用。
   • 安全性： 服务注册中心通常提供安全性措施，以确保只有授权的服务提供者可以注册服务，并且只有授权的服务消费者可以发现和调用服务。
   • 支持多种协议： 一些服务注册中心支持多种通信协议，包括HTTP、gRPC、ZooKeeper、etcd等，以适应不同的应用场景和技术栈

   常见的 RPC 服务注册中心包括：

   • ZooKeeper： 一个开源的分布式协调服务，可以用作服务注册中心
   • etcd： 一个开源的键值存储系统，也可以用于服务注册和服务发现
   • Consul： 一个开源的服务发现和配置管理工具，具有服务注册中心的功能
   • Eureka： Netflix开源的服务注册中心，用于基于Spring Cloud的微服务架构
   • Nacos： 阿里巴巴开源的服务注册中心和配置管理平台

2. 序列化和反序列化

   通常涉及跨越网络传输数据，因此需要将数据序列化（将数据转换为字节流）以进行传输，并在接收端反序列化（将字节流还原为数据对象）

3. 数据传输

   客户端将序列化后的请求参数发送到远程服务器。这通常涉及底层的网络通信协议，如TCP/IP或HTTP

4. 方法映射

   在RPC中，服务器端需要确定客户端请求调用的目标方法，并执行它。这通常包括以下步骤：

   • 方法映射表： 服务器端维护一个方法映射表，该表将客户端请求中的方法名映射到实际的方法
   • 解析请求： 服务器端解析客户端请求，包括请求中的方法名和参数
   • 查找目标方法： 服务器端使用方法映射表查找与客户端请求匹配的目标方法
   • 调用目标方法： 服务器端调用找到的目标方法，并将请求参数传递给它
   • 执行方法： 目标方法执行所需的操作，并生成结
   • 返回结果： 服务器端将方法执行的结果作为响应发送回客户端

   方法映射通常通过一些服务框架或RPC库提供。例如，gRPC和Apache Thrift提供了工具来生成客户端存根和服务器端存根，其中包含方法映射和序列化/反序列化的逻辑。这使得在RPC中调用方法变得更加容易和透明。

RPC交互流程

RPC交互时序图

RPC交互流程

1. 服务端启动后，会主动向服务注册中心注册设备IP、端口号以及提供的服务列表；如果服务列表更新，服务中心会通知客户端，避免客户端调用服务异常

   客户端启动后，会向服务注册中心获取服务端地址列表

2. 客户端和服务端建立网络连接

3. 客户端调用服务

4. 客户端代理（stub翻译为存根，但是代理更直观）将目标服务、目标方法、调用方法的参数等信息序列化，最后将数据传输到服务端代理

5. 服务端代理将数据进行反序列化，解析目标服务、目标方法及调用参数，调用相关请求

6. 服务端处理请求并返回请求结果

7. 服务端代理将服务返回结果序列化，将返回结果发送到服务端