什麼是RPC？

RPC（Remote Procedure Call）是一種通過網絡從遠程計算機程序中請求服務，而不需要了解底層網絡技術的方式。RPC使得調用遠程服務就像調用本地服務一樣簡單，將網絡通信、數據傳輸等相關細節都封裝在底層實現之中，使得上層應用程序可以像調用本地方法一樣透明地調用遠程方法。

一、RPC的概念與作用

RPC(Remote Procedure Call)意為遠程過程調用，是一種常用的跨機器、跨進程的通信方式，通俗來講，RPC就是一種接口，程序A通過調用RPC接口去請求程序B提供的服務。RPC的作用主要體現在分布式系統上，旨在讓分布式系統的各個節點之間實現無縫通信，方便編程人員編寫出更高效、更優雅的分布式系統。

RPC採用的是客戶端與服務端之間的通信模式，客戶端通過調用服務端的接口特定函數，請求服務端提供配置的服務。RPC使得調用遠程服務就像調用本地服務一樣簡單，通過把網絡通信、數據傳輸等相關細節都封裝到底層實現之中，RPC使得上層應用程序可以像調用本地方法一樣透明地調用遠程方法，使得分布式計算系統更加容易使用，讓開發人員能夠將精力更集中在編寫應用程序本身的業務邏輯上，可以更快地開發出線上服務。

RPC的工作流程大致分為下面這些步驟：

1.服務端啟動，並監聽一個網絡地址；  
2.客戶端發起連接請求；  
3.服務端接收到請求之後，將客戶端所需要執行的請求內容（請求體）提取出來，並交由解析器進行解析，生成具體的執行指令；  
4.服務端開始執行指令，並將相應結果返回給客戶端。  

二、RPC的實現方式

RPC的實現方式絕大部分都是基於網絡的一些通信協議實現的，RPC協議目前已經被多種語言所支持，例如在Java中我們可以使用Dubbo、Thrift、gRPC 等框架進行RPC的實現。

下面來簡單介紹下這幾個框架：

Dubbo

Dubbo是阿里巴巴開發的一個高性能、輕量級的開源Java RPC框架，可以用於構建高性能和可擴展的分布式服務應用程序。

Dubbo採用了RPC通信模式，可以支持多種協議（默認基於Netty+Http），提供了零配置、智能負載均衡、自動容錯等機制，支持以Spring為核心容器。

Dubbo的特性如下：

1. 快速編排：通過Dubbo提供的spring boot starter或官方提供的maven插件，便可幾行配置完成dubbo的接入，可快速進行服務接入調試；
2. 註解豐富：Dubbo提供了大量的註解來管理dubbo服務，例如dubbo的服務提供者、服務消費者、reference註解、service註解、path註解等；
3. 服務治理：Dubbo提供了四種註冊中心（ZooKeeper、Redis、Consul、Multicast）供我們選擇，並提供了服務降級、服務熔斷、流量分流等功能實現；
4. 高性能：通過協議的壓縮和Dubbo FastJson的序列化，Dubbo可以快速的序列化和反序列化對象；
5. 特性豐富：Dubbo完全實現Dubbo特性，保證API的功能穩定性，同時接口粒度可以細化到每個方法，支持多種API級別的自定義配置。

Thrift

Thrift是一款高效的、支持自動代碼生成的、可跨語言的RPC框架，由Facebook公司開發，用於處理大量跨語言服務調用的情況，目前已經成為了Apache的頂級項目。

Thrift主要支持數十種編程語言，因此稱其為多語言 RPC 框架也不為過，通過代碼生成器可以在多個應用程序之間自動序列化結構化數據，利用協議編解碼技術將結構化的數據序列化後，進行網絡傳輸，使得應用程序間的分布式調用就像本地方法一樣簡單。

Thrift的主要優點如下：

1. 可擴展性好：支持多種編程語言（如C++, Java, Python, Ruby, PHP等），對於開發人員來說非常方便和友好；
2. 可讀性高：內置接口描述語言IDL，注重接口定義的清晰性和可讀性，且IDL只與語言相關，不與協議相關，開發人員易於編寫和理解；
3. 序列化協議多樣化：支持幾種常見的數據序列化協議（如TBinaryProtocol、TCompactProtocol、TJSONProtocol等），對於不同的使用場景都有選擇；
4. 平台對接：Thrift支持多種平台的對接（如Java與C++、Python與Java等），支持多系統間的通信，便於實現分布式系統間的集成和調用；

gRPC

gRPC 是 Google 開發的下一代開源RPC框架，支持多種編程語言。gRPC 基於 HTTP/2 標準設計，帶來諸如雙向流、流控、頭部壓縮、多項 RPC 支持等特性。通過 ProtoBuf 序列化協議來精簡了消息大小。

它的優點如下：

1. 跨平台：gRPC支持多種語言（如Java、Python、C++等），可以互相進行調用，更加方便；
2. 傳輸格式：gRPC 默認使用 Protocol Buffers 作為數據傳輸格式，支持多種序列化方式，比如 Protobuf 和 JSON；
3. 壓縮：gRPC 內置基於 HTTP/2 標準的壓縮機制，能夠大幅度減小通訊數據量，這對於流量敏感的應用、大流量應用等來說非常有意義；
4. 雙向流：gRPC 實現了高級的流的支持，支持雙向流、指定大小的流和單項流等多種流；
5. 動態集成：支持向已經搭建好的系統中無縫集成 grpc 服務，通過函數綁定，相互調用，無需其他複雜的配置；
6. 大型系統：gRPC 適用於大型系統，高並發，支撐負載均衡和限流等操作，可以通過多種語言去控制與調用。

三、RPC的應用場景

RPC的應用場景非常廣泛，主要是針對分布式系統這個大家族的集群部署等場景。下面是一些比較常見的應用場景：

微服務

在微服務情況下，按照微服務架構的設計，各種屬性的微服務可通過RPC技術實現相互之間的各種調用和訪問。也就是各種微服務之間雙向的客戶端‐服務端調用，既可以實現同步調用，也可以做異步非阻塞調用，RPC可以通過微服務的Rest API實現，也可以直接通過直接函數調用實現例如：通過Grpc的封裝JAVA客戶端來調用Python的grpc服務。

分布式文件系統

分布式文件系統中集中設置文件訪問機制比較常見，一般採用了基於RPC通信的客戶端服務器模式。

分布式計算

分布式計算中，各個節點都需要協同工作，RPC 只是一種遠程調用技術，但是整合 RPC 可以很好的幫助分布式計算協調完成任務。

在線協作編輯器

在線協作編輯器一般需要多個用戶同時編輯同一個文檔，用戶對文檔的操作會實時同步到其他用戶的屏幕。RPC 十分適合這種場景，可將實時修改的內容通過服務端同步到其他用戶屏幕中。

遊戲行業

在遊戲開發中，RPC 也是一個比較重要的技術之一，因為遊戲中往往需要多個服務器提供計算和存儲服務，採用 RPC 技術可使多個服務器之間互相通信、互相交互。

四、RPC的代碼實例

下面給出一個簡單的代碼示例，演示了使用gRPC實現基本的遠程調用。

步驟一：在服務端定義一個數據結構和一個RPC函數

syntax = "proto3";

package hello;

message HelloRequest {
    string name = 1;
}

message HelloResponse {
    string message = 1;
}

service HelloService {
    rpc hello(HelloRequest) returns (HelloResponse) {}
}

步驟二：使用gRPC框架生成的代碼實現服務端函數

public class HelloServer extends HelloServiceGrpc.HelloServiceImplBase {
    @Override
    public void hello(HelloRequest request, StreamObserver<HelloResponse> responseObserver) {
        String message = "Hello " + request.getName() + "!";
        HelloResponse response = HelloResponse.newBuilder().setMessage(message).build();
        responseObserver.onNext(response);
        responseObserver.onCompleted();
    }
}

步驟三：啟動gRPC服務器，監聽指定端口

Server server = ServerBuilder.forPort(8080)
    .addService(new HelloServer()).build().start();

System.out.println("Server started, listening on " + server.getPort());

server.awaitTermination();

步驟四：在客戶端創建一個gRPC信道，發起請求

ManagedChannel channel = ManagedChannelBuilder.forAddress("localhost", 8080).usePlaintext().build();
HelloServiceGrpc.HelloServiceBlockingStub stub = HelloServiceGrpc.newBlockingStub(channel);

HelloRequest request = HelloRequest.newBuilder().setName("World").build();
HelloResponse response = stub.hello(request);

System.out.println(response.getMessage());

總結

RPC技術憑着其高效性和透明性多方得到了廣泛的應用。隨着微服務的興起和分布式技術的推廣，RPC技術也將逐步成為構建分布式架構的一項重要基礎技術。