RPC实现原理,怎么跟调用本地一样

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要让⽹络通信细节对使⽤者透明,我们需要对通信细节进⾏封装,我们先看下⼀个 RPC 调⽤的流程涉及到哪些通
信细节:
1. 服务消费⽅( client )调⽤以本地调⽤⽅式调⽤服务;
2. client stub 接收到调⽤后负责将⽅法、参数等组装成能够进⾏⽹络传输的消息体;
3. client stub 找到服务地址,并将消息发送到服务端;
4. server stub 收到消息后进⾏解码;
5. server stub 根据解码结果调⽤本地的服务;
6. 本地服务执⾏并将结果返回给 server stub
7. server stub 将返回结果打包成消息并发送⾄消费⽅;
8. client stub 接收到消息,并进⾏解码;
9. 服务消费⽅得到最终结果。

chatGpt

RPC(Remote Procedure Call,远程过程调用)是一种允许程序调用位于不同机器上的函数或方法,就像调用本地函数一样透明和简单的通信协议。RPC的实现原理依赖于以下几个核心要素:

1. 客户端和服务端的角色

  • 客户端:发起调用请求的一方,它像调用本地方法一样发起RPC请求,但该请求实际上会通过网络发送到远程服务。
  • 服务端:提供实际服务的一方,接收客户端请求,处理并返回结果。

2. 透明性:如何像本地调用一样

RPC的一个关键目标是让远程调用看起来和本地调用没有差别。为了实现这种透明性,RPC通常采用了以下技术:

2.1. 代理与存根(Stub)
  • 客户端存根(Stub):客户端通过调用存根就像调用本地方法一样。这些存根充当客户端与远程服务之间的代理。存根负责将方法参数打包,并通过网络发送到远程服务端,然后返回结果给客户端。
  • 服务端存根(Skeleton):服务端存根接收远程调用,将请求解包并调用实际的服务方法,然后将返回结果发送给客户端。
2.2. 序列化和反序列化
  • 当客户端调用远程服务时,它首先将调用的参数和方法信息序列化(例如,转化成二进制流)。序列化后,数据可以通过网络传输到远程服务端。
  • 服务端接收到请求后,需要反序列化请求数据,将其还原为可调用的本地方法及参数,之后执行方法,处理结果,并将结果序列化发送回客户端。
  • 常见的序列化方式包括 JSON、Protocol Buffers、Thrift 等。
2.3. 网络通信
  • 客户端和服务端之间的通信通常是通过 TCP、HTTP 或其他协议来实现的。RPC框架提供了网络层的通信管理,确保请求能够正确发送到目标机器并返回。

3. RPC的工作流程

  1. 客户端调用存根:客户端调用存根中的方法。此时,客户端并不知晓该方法是远程方法,它只是像本地方法一样进行调用。

  2. 序列化和网络传输:客户端存根负责将方法的参数序列化为适合网络传输的格式,并通过网络发送到服务端。该请求通常包括方法名、参数类型和参数值等信息。

  3. 服务端接收请求:服务端通过网络接收到请求后,服务端的存根将请求反序列化,还原成原始的调用信息,然后找到相应的方法并调用。

  4. 方法执行和返回结果:服务端方法执行完毕后,将结果序列化并发送回客户端。

  5. 客户端接收并解包结果:客户端存根接收到响应数据后,反序列化并将结果返回给客户端,客户端就像调用本地方法一样,直接使用返回结果。

4. 透明性如何实现

要实现透明性,RPC需要确保以下几点:

  • 接口一致性:客户端调用的接口与服务端实现的接口一致。客户端只需关心接口定义,而不需要了解底层的远程调用机制。
  • 自动化的序列化和反序列化:RPC框架负责在客户端和服务端之间进行数据的自动序列化与反序列化。客户端不需要手动处理这些操作。
  • 网络通信封装:网络通信和协议的细节被隐藏,客户端和服务端的通信是由框架自动管理的,客户端只需要关注方法调用。

5. 举例说明:一个简单的RPC调用流程

以一个常见的 RPC 框架(例如 gRPC)为例,解释整个过程:

  • 客户端调用:客户端调用某个远程服务的方法 sayHello("Alice")

     

    java

    // 客户端代码 HelloRequest request = HelloRequest.newBuilder().setName("Alice").build(); HelloResponse response = blockingStub.sayHello(request); System.out.println(response.getMessage());
  • 序列化请求sayHello("Alice") 方法会被序列化成请求消息并通过网络发送。

  • 服务端处理:服务端接收到请求后,解包消息,调用实际的 sayHello 方法,然后序列化结果返回。

  • 客户端接收并解包结果:客户端接收到响应数据,反序列化并获取返回的消息,像调用本地方法一样使用它。

6. RPC框架的关键特性

不同的RPC框架(如gRPC、Apache Thrift、Dubbo等)提供了不同的实现和功能,但它们通常包含以下基本功能:

  • 自动生成代码:大多数RPC框架都提供IDL(接口定义语言)和工具,通过描述服务接口生成客户端和服务端的代码(存根和服务端存根)。
  • 支持多种传输协议:如 HTTP、TCP、WebSocket 等。
  • 错误处理机制:当远程调用发生错误时,RPC框架会捕获异常并将其转化为本地异常,客户端可以像处理本地异常一样处理远程异常。

总结

RPC的核心目标是让远程调用尽可能像本地调用一样透明和简单。它通过客户端存根和服务端存根、序列化和反序列化、网络通信等技术,将复杂的远程调用过程封装起来,使得开发人员在编写代码时不需要关心网络、序列化等细节。通过这些机制,RPC能够实现远程服务的调用,仿佛调用本地方法一样。

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