到底什么是RPC？

为什么要有RPC？

网站应用的规模不断扩大，常规的垂直应用架构已无法应对，分布式服务架构以及流动计算架构势在必行，亟需一个治理系统确保架构有条不紊的演进。

• 单一应用架构
  • 当网站流量很小时，只需一个应用，将所有功能都部署在一起，以减少部署节点和成本。
  • 此时，用于简化增删改查工作量的 数据访问框架(ORM) 是关键。
• 垂直应用架构
  • 当访问量逐渐增大，单一应用增加机器带来的加速度越来越小，将应用拆成互不相干的几个应用，以提升效率。
  • 此时，用于加速前端页面开发的 Web框架(MVC) 是关键。
• 分布式服务架构
  • 当垂直应用越来越多，应用之间交互不可避免，将核心业务抽取出来，作为独立的服务，逐渐形成稳定的服务中心，使前端应用能更快速的响应多变的市场需求。
  • 此时，用于提高业务复用及整合的 分布式服务框架(RPC) 是关键。
• 流动计算架构
  • 当服务越来越多，容量的评估，小服务资源的浪费等问题逐渐显现，此时需增加一个调度中心基于访问压力实时管理集群容量，提高集群利用率。
  • 此时，用于提高机器利用率的 资源调度和治理中心(SOA) 是关键。

此时，用于提高业务复用及整合的分布式服务框架(RPC)，提供统一的服务是关键。

例如：各个团队的服务提供方就不要各自实现一套序列化、反序列化、网络框架、连接池、收发线程、超时处理、状态机等“业务之外”的重复技术劳动，造成整体的低效。

流动计算架构

PS：这个属于扩展内容，摘自Dubbo官网，属于架构演进的一个过程

当服务越来越多，容量的评估，小服务资源的浪费等问题逐渐显现，此时需增加一个调度中心基于访问压力实时管理集群容量，提高集群利用率。此时，用于提高机器利用率的资源调度和治理中心(SOA)是关键。

4、另外一个原因

就是因为在几个进程内（应用分布在不同的机器上），无法共用内存空间，或者在一台机器内通过本地调用无法完成相关的需求，比如不同的系统之间的通讯，甚至不同组织之间的通讯。此外由于机器的横向扩展，需要在多台机器组成的集群上部署应用等等。

所以，统一RPC框架来解决提供统一的服务。

什么是 RPC 框架

RPC 的英文是Remote Procedure Call Protocol ，即为远程过程调用协议，其实是允许像调用本地服务一样调用远程服务。

远程调用过程

RPC是指远程过程调用，也就是说两台服务器A，B，一个应用部署在A服务器上，想要调用B服务器上应用提供的函数/方法，由于不在一个内存空间，不能直接调用，需要通过网络来表达调用的语义和传达调用的数据。

第一，首先，要解决通讯的问题

　　主要是通过在客户端和服务器之间建立TCP连接（socket），远程过程调用的所有交换的数据都在这个连接里传输。连接可以是按需连接，调用结束后就断掉，也可以是长连接，多个远程过程调用共享同一个连接。

第二，要解决寻址的问题

　　A服务器上的应用怎么告诉底层的RPC框架，如何连接到B服务器（如主机或IP地址）以及特定的端口，方法的名称名称是什么，这样才能完成调用。比如基于Web服务协议栈的RPC，就要提供一个endpoint URI，或者是从UDDI服务上查找。如果是RMI调用的话，还需要一个RMI Registry来注册服务的地址。

第三，序列化（Serialize）或编组（marshal）问题

　　当A服务器上的应用发起远程过程调用时，方法的参数需要通过底层的网络协议如TCP传递到B服务器，由于网络协议是基于二进制的，内存中的参数的值要序列化成二进制的形式，也就是序列化（Serialize）或编组（marshal），通过寻址和传输将序列化的二进制发送给B服务器。

第四，接收调用并得出返回值

　　B服务器收到请求后，需要对参数进行反序列化（序列化的逆操作），恢复为内存中的表达方式，然后找到对应的方法（寻址的一部分）进行本地调用，然后得到返回值。

第五，返回与接收返回值

　　返回值还要发送回服务器A上的应用，也要经过序列化的方式发送，服务器A接到后，再反序列化，恢复为内存中的表达方式，交给A服务器上的应用。

PRC架构组件

一个基本的RPC架构里面应该至少包含以下4个组件：

1、客户端（Client）:服务调用方（服务消费者）

2、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

3、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

4、服务端（Server）:服务的真正提供者

具体调用过程：

• 服务消费者（client客户端）通过调用本地服务的方式调用需要消费的服务；

• 客户端存根（client stub）接收到调用请求后负责将方法、入参等信息序列化（组装）成能够进行网络传输的消息体；

• 客户端存根（client stub）找到远程的服务地址，并且将消息通过网络发送给服务端；

• 服务端存根（server stub）收到消息后进行解码（反序列化操作）；

• 服务端存根（server stub）根据解码结果调用本地的服务进行相关处理；

• 本地服务执行具体业务逻辑并将处理结果返回给服务端存根（server stub）；

• 服务端存根（server stub）将返回结果重新打包成消息（序列化）并通过网络发送至消费方；

• 客户端存根（client stub）接收到消息，并进行解码（反序列化）；

• 服务消费方得到最终结果；

而RPC框架的实现目标则是将上面的第2-10步完好地封装起来，也就是把调用、编码/解码的过程给封装起来，让用户感觉上像调用本地服务一样的调用远程服务。

RPC框架需要解决的问题？

1. 如何确定客户端和服务端之间的通信协议？
2. 如何更高效地进行网络通信？
3. 服务端提供的服务如何暴露给客户端？
4. 客户端如何发现这些暴露的服务？
5. 如何更高效地对请求对象和响应结果进行序列化和反序列化操作？

RPC的实现基础？

1. 需要有非常高效的网络通信，比如一般选择Netty作为网络通信框架；
2. 需要有比较高效的序列化框架，比如谷歌的Protobuf序列化框架；
3. 可靠的寻址方式（主要是提供服务的发现），比如可以使用Zookeeper来注册服务等等；
4. 如果是带会话（状态）的RPC调用，还需要有会话和状态保持的功能；

RPC使用了哪些关键技术？

　　1、动态代理

　　生成Client Stub（客户端存根）和Server Stub（服务端存根）的时候需要用到Java动态代理技术，可以使用JDK提供的原生的动态代理机制，也可以使用开源的：CGLib代理，Javassist字节码生成技术。

　　2、序列化和反序列化

　　在网络中，所有的数据都将会被转化为字节进行传送，所以为了能够使参数对象在网络中进行传输，需要对这些参数进行序列化和反序列化操作。

　　序列化：把对象转换为字节序列的过程称为对象的序列化，也就是编码的过程。

　　反序列化：把字节序列恢复为对象的过程称为对象的反序列化，也就是解码的过程。

　　目前比较高效的开源序列化框架：如Kryo、FastJson和Protobuf等。

　　3、NIO通信

　　出于并发性能的考虑，传统的阻塞式 IO 显然不太合适，因此我们需要同步非阻塞的 IO，即 NIO。Java 提供了 NIO 的解决方案，Java 7 也提供了更优秀的 NIO.2 支持。可以选择Netty或者MINA来解决NIO数据传输的问题。

　　4、服务注册中心

　　可选：Redis、Zookeeper、Consul 、Etcd。一般使用ZooKeeper提供服务注册与发现功能，解决单点故障以及分布式部署的问题(注册中心)。

主流RPC框架有哪些

1、RMI

　　利用java.rmi包实现，基于Java远程方法协议(Java Remote Method Protocol) 和java的原生序列化。

2、Hessian

　　是一个轻量级的remoting onhttp工具，使用简单的方法提供了RMI的功能。基于HTTP协议，采用二进制编解码。

3、protobuf-rpc-pro

　　是一个Java类库，提供了基于 Google 的 Protocol Buffers 协议的远程方法调用的框架。基于 Netty 底层的 NIO 技术。支持 TCP 重用/ keep-alive、SSL加密、RPC 调用取消操作、嵌入式日志等功能。

4、Thrift

　　是一种可伸缩的跨语言服务的软件框架。它拥有功能强大的代码生成引擎，无缝地支持C + +，C#，Java，Python和PHP和Ruby。thrift允许你定义一个描述文件，描述数据类型和服务接口。依据该文件，编译器方便地生成RPC客户端和服务器通信代码。

　　最初由facebook开发用做系统内个语言之间的RPC通信，2007年由facebook贡献到apache基金 ，现在是apache下的opensource之一 。支持多种语言之间的RPC方式的通信：php语言client可以构造一个对象，调用相应的服务方法来调用java语言的服务，跨越语言的C/S RPC调用。底层通讯基于SOCKET。

5、Avro

　　出自Hadoop之父Doug Cutting, 在Thrift已经相当流行的情况下推出Avro的目标不仅是提供一套类似Thrift的通讯中间件,更是要建立一个新的，标准性的云计算的数据交换和存储的Protocol。支持HTTP，TCP两种协议。

6、Dubbo

　　Dubbo是 阿里巴巴公司开源的一个高性能优秀的服务框架，使得应用可通过高性能的 RPC 实现服务的输出和输入功能，可以和 Spring框架无缝集成。