一文帶你搞懂 RPC 到底是個啥-有解無憂

RPC（Remote Procedure Call），是一個大家既熟悉又陌生的詞，只要涉及到通信，必然需要某種網路協議，我們很可能用過HTTP，那么RPC又和HTTP有什么區別呢？RPC還有什么特點，常見的選型有哪些？

1. RPC是什么

RPC可以分為兩部分：用戶呼叫介面 + 具體網路協議，前者為開發者需要關心的，后者由框架來實作，

舉個例子，我們定義一個函式，我們希望函式如果輸入為“Hello World”的話，輸出給一個“OK”，那么這個函式是個本地呼叫，如果一個遠程服務收到“Hello World”可以給我們回傳一個“OK”，那么這是一個遠程呼叫，我們會和服務約定好遠程呼叫的函式名，因此，我們的用戶介面就是：輸入、輸出、遠程函式名，比如用 SRPC 開發的話，client端的代碼會長這樣：

int main()
{
    Example::SRPCClient client(IP, PORT);
    EchoRequest req; // 用戶自定義的請求結構
    EchoResponse resp; // 用戶自定義的回復結構

    req.set_message("Hello World");
    client.Echo(&req, &resp, NULL); // 呼叫遠程函式名為Echo
    return 0;
}

具體網路協議，是框架來實作的，把開發者要發出和接收的內容以某種應用層協議打包進行網路收發，這里可以和HTTP進行一個明顯的對比：

HTTP也是一種網路協議，但包的內容是固定的，必須是：請求行 + 請求頭 + 請求體；
RPC是一種自定義網路協議，由具體框架來定，比如SRPC里支持的RPC協議有：SRPC/thrift/BRPC/tRPC

這些RPC協議都和HTTP平行，是應用層協議，我們再進一步思考，HTTP只包含具體網路協議，也可以回傳比如我們常見的HTTP/1.1 200 OK，但仿佛沒有用戶呼叫介面，這是為什么呢？

這里需要搞清楚，用戶介面的功能是什么？最重要的功能有兩個：

定位要呼叫的服務；
讓我們的訊息向前/向后兼容；

我們用一個表格來看一下HTTP和RPC分別是怎么解決的：

	定位要呼叫的服務	訊息前后兼容
HTTP	URL	開發者自行在訊息體里解決
RPC	指定Service和Method名	交給具體IDL

因此，HTTP的呼叫減少了用戶呼叫介面的函式，但是犧牲了一部分訊息向前/向后兼容的自由度，但是，開發者可以根據自己的習慣進行技術選型，因為RPC和HTTP之間大部分都是協議互通的！是不是很神奇？接下來我們看一下RPC的層次架構，就可以明白為什么不同RPC框架之間、以及RPC和HTTP協議是如何做到互通的，

2. RPC有什么

我們可以從SRPC的架構層次上來看，RPC框架有哪些層，以及SRPC目前所橫向支持的功能是什么：

用戶代碼（client的發送函式/server的函式實作）
IDL序列化（protobuf/thrift serialization）
資料組織 （protobuf/thrift/json）
壓縮（none/gzip/zlib/snappy/lz4）
協議（Sogou-std/Baidu-std/Thrift-framed/TRPC）
通信（TCP/HTTP）

我們先關注以下三個層級：

如圖從左到右，是用戶接觸得最多到最少的層次，IDL層會根據開發者定義的請求/回復結構進行代碼生成，目前小伙伴們用得比較多的是protobuf和thrift，而剛才說到的用戶介面和前后兼容問題，都是IDL層來解決的，SRPC對于這兩個IDL的用戶介面實作方式是：

thrift：IDL純手工決議，用戶使用srpc是不需要鏈thrift的庫的！！！
protobuf：service的定義部分純手工決議

中間那列是具體的網路協議，而各RPC能互通，就是因為大家實作了對方的“語言”，因此可以協議互通，

而RPC作為和HTTP并列的層次，第二列和第三列理論上是可以兩兩結合的，只需要第二列的具體RPC協議在發送時，把HTTP相關的內容進行特化，不要按照自己的協議去發，而按照HTTP需要的形式去發，就可以實作RPC與HTTP互通，

3. RPC的生命周期

到此我們可以通過SRPC看一下，把request通過method發送出去并處理response再回來的整件事情是怎么做的：

根據上圖，可以更清楚地看到剛才提及的各個層級，其中壓縮層、序列化層、協議層其實是互相解耦打通的，在SRPC代碼上實作得非常統一，橫向增加任何一種壓縮演算法或IDL或協議都不需要也不應該改動現有的代碼，才是一個精美的架構～

我們一直在說生成代碼，到底有什么用呢？圖中可以得知，生成代碼是銜接用戶呼叫介面和框架代碼的橋梁，這里以一個最簡單的protobuf自定義協議為例：example.proto

syntax = "proto3";

message EchoRequest
{
    string message = 1;
};

message EchoResponse
{
    string message = 1;
};

service Example
{
    rpc Echo(EchoRequest) returns (EchoResponse);
};

我們定義好了請求、回復、遠程服務的函式名，通過以下命令就可以生成出介面代碼example.srpc.h：

protoc example.proto --cpp_out=./ --proto_path=./
srpc_generator protobuf ./example.proto ./

我們一窺究竟，看看生成代碼到底可以實作什么功能：

// SERVER代碼
class Service : public srpc::RPCService
{
public:
    // 用戶需要自行派生實作這個函式，與剛才pb生成的是對應的
    virtual void Echo(EchoRequest *request, EchoResponse *response,
                      srpc::RPCContext *ctx) = 0;
};

// CLIENT代碼
using EchoDone = std::function<void (echoresponse *, srpc::rpccontext *)>;

class SRPCClient : public srpc::SRPCClient 
{
public:
    // 異步介面
    void Echo(const EchoRequest *req, EchoDone done);
    // 同步介面
    void Echo(const EchoRequest *req, EchoResponse *resp, srpc::RPCSyncContext *sync_ctx);
    // 半同步介面
    WFFuture<std::pair<echoresponse, srpc::rpcsynccontext>> async_Echo(const EchoRequest *req);
};

作為一個高性能RPC框架，SRPC生成的client代碼中包括了：同步、半同步、異步介面，文章開頭展示的是一個同步介面的做法，

而server的介面就更簡單了，作為一個服務端，我們要做的就是收到請求->處理邏輯->回傳回復，而這個時候，框架已經把剛才提到的網路收發、解壓縮、反序列化等都給做好了，然后通過生成代碼呼叫到用戶實作的派生service類的函式邏輯中，

由于一種協議定義了一種client/server，因此其實我們同樣可以得到的server型別有第二部分提到過的若干種：

SRPCServer
SRPCHttpServer
BRPCServer
TRPCServer
ThriftServer
...

4. 一個完整的server例子

最后我們用一個完整的 server 例子，來看一下用戶呼叫介面的使用方式，以及如何跨協議使用HTTP作為client進行呼叫，剛才提到，srpc_generator 在生成介面的同時，也會自動生成空的用戶代碼，我們這里打開 server.pb_skeleton.cc 直接改兩行，即可 run 起來：

#include "example.srpc.h"
#include "workflow/WFFacilities.h"

using namespace srpc;
static WFFacilities::WaitGroup wait_group(1);

void sig_handler(int signo)
{
    wait_group.done();
}

class ExampleServiceImpl : public Example::Service
{
public:

    void Echo(EchoRequest *request, EchoResponse *response, srpc::RPCContext *ctx) override
    {
        response->set_message("OK"); // 具體邏輯在這里添加，我們簡單地回復一個OK
    }
};

int main()
{
    unsigned short port = 80; // 因為要啟動Http服務
    SRPCHttpServer server; // 我們需要構造一個SRPCHttpServer

    ExampleServiceImpl example_impl;
    server.add_service(&example_impl);

    server.start(port);
    wait_group.wait();
    server.stop();
    return 0;
}

只要安裝了srpc，linux下即可通過以下命令編譯出可執行檔案:

g++ -o server server.pb_skeleton.cc example.pb.cc -std=c++11 -lsrpc

接下來是激動人心的時刻了，我們用人手一個的curl來發起一個HTTP請求：

$ curl -i 127.0.0.1:80/Example/Echo -H 'Content-Type: application/json' -d '{message:"Hello World"}'
HTTP/1.1 200 OK
SRPC-Status: 1
SRPC-Error: 0
Content-Type: application/json
Content-Encoding: identity
Content-Length: 16
Connection: Keep-Alive

{"message":"OK"}

5. 總結

今天我們基于 C++ 實作的開源專案 SRPC 深入分析了 RPC 的基本原理，SRPC 整體代碼風格簡潔、架構層次精巧，整體約1萬行代碼，如果你使用 C++，那可能非常適合你用來學習 RPC 架構，

通過這篇文章，相信我們可以清晰地了解到 RPC 是什么，介面長什么樣，也可以通過與HTTP協議互通來理解協議層次，更重要的是可以知道具體縱向的每個層次，及橫向對比我們常見的每種使用模式都有哪些，如果小伙伴對更多功能感興趣，也可以通過閱讀 SRPC 原始碼進行進一步了解，

6. 專案地址

https://github.com/sogou/srpc

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標籤：Go

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