RPC原理技术

背景

本文内容大多基于网上其他参考文章及资料整理后所得，并非原创，目的是为了需要时方便查看。

介绍

RPC，Remote Procedure Call，远程过程调用，允许像调用本地方法一样调用远程服务，主要解决跨内存空间调用函数/方法所面临的问题，具体分解成以下三个问题：

• 如何确定要执行的函数？
  在本地调用中，函数主体通过函数指针函数指定，RPC中不能使用函数指针函数，因为内存地址完全不同。因此，调用方和被调用方都需要维护一个 function <-> ID 映射表，以确保能够调用正确的函数。
• 如何表达参数？
  本地过程调用中传递的参数是通过堆栈内存结构实现的，RPC不能直接使用内存传递参数，因此参数或返回值需要在传输期间序列化并转换成字节流，反之亦然。
• 如何进行网络传输？
  函数的调用方和被调用方通常是通过网络连接的，即 function ID 和序列化字节流需要通过网络传输，因此只要能够完成传输，调用方和被调用方就不受某个网络协议的限制。例如，一些RPC框架使用TCP协议，一些使用HTTP协议。

起源

RPC由Bruce Jay Nelson在其论文《Implementing Remote Procedure Calls》中提出，论文中说明的RPC程序包含5部分：

• User
• User Stub
• RPC Runtime
• Server Stub
• Server

流程说明：

1. User：作为RPC客户端发起远程调用（像调用本地方法一样）。
2. User Stub：接收到来自 User 的远程调用请求后，编码调用的接口、方法和参数，并交给RPC客户端的 RPC Runtime 实例进行传输；
3. RPC Runtime：RPC客户端的 RPC Runtime 实例执行传输后等待；
4. RPC Runtime：RPC服务端的 RPC Runtime 实例接收到来自RPC客户端的远程调用请求后，将请求转发给RPC服务端的 Server Stub 处理；
5. Server Stub：对接收到的请求进行解码，然后转发给RPC服务端的 Server 处理；
6. Server：RPC服务端发起本地调用，将结果返回给RPC服务端的 Server Stub；
7. Server Stub：对请求处理结果进行编码，然后交给RPC服务端的 RPC Runtime 实例进行传输；
8. RPC Runtime：RPC服务端的 RPC Runtime 实例传输编码后的请求处理结果；
9. RPC Runtime：RPC客户端的 RPC Runtime 实例接收到请求处理结果后，将结果转发给RPC客户端的 User Stub 处理；
10. User Stub：对请求处理结果进行解码，返回给 User。

组件实现

• RPC Server
  RPC服务端通过 RPC Server 组件导出（export）远程接口。
• RPC Client
  RPC客户端通过 RPC Client 组件导入（import）远程接口的代理实现。
• RPC Proxy
  远程接口的代理实现，实际的调用请求便是委托给 RPC Proxy 执行：封装调用信息，并将调用转交给 RPC Invoker 去实际执行。
• RPC Invoker
  • 客户端：通过 RPC Connector 维持与服务端的通道 RPC Channel，并使用 RPC Protocol执行协议编码（encode），并将编码后的请求消息通过通道发送给服务端。
  • 服务端：负责调用服务端接口的具体实现并返回调用结果。
• RPC Protocol：负责协议编解码。
• RPC Connector：负责维持客户端和服务端之间的连接通道，并负责数据传输。
• RPC Acceptor：负责接收客户端请求，同样使用 RPC Protocol 执行协议解码（decode）。
• RPC Processor：接收解码后的调用信息，在服务端控制调用过程，包括管理调用线程池、超时时间等。
• RPC Channel：数据传输通道。

工作原理

流程说明：

1. Client像调用本地方法一样调用远程服务；
2. Client Stub接收到调用请求后执行编码操作，将方法及参数进行序列化；
3. Client Socket将消息发送给Server Socket；
4. Server Socket接收到请求消息后发送给Server Stub；
5. Server Stub对请求消息进行解码，并根据解码结果调用本地方法；
6. Server本地方法执行，将执行结果返回给Server Stub；
7. Server Stub对执行结果进行编码，并交由Server Socket进行传输；
8. Server Socket将编码后的结果发送给Client Socket；
9. Client Socket将结果交给Client Stub处理；
   10.Client Stub对结果进行解码并返回。