首先了解什么叫RPC，為什么要RPC痊臭，RPC是指遠(yuǎn)程過(guò)程調(diào)用哮肚，也就是說(shuō)兩臺(tái)服務(wù)器A，B广匙，一個(gè)應(yīng)用部署在A服務(wù)器上允趟，想要調(diào)用B服務(wù)器上應(yīng)用提供的函數(shù)/方法，由于不在一個(gè)內(nèi)存空間鸦致，不能直接調(diào)用潮剪，需要通過(guò)網(wǎng)絡(luò)來(lái)表達(dá)調(diào)用的語(yǔ)義和傳達(dá)調(diào)用的數(shù)據(jù)涣楷。

RPC 功能目標(biāo)

RPC 的主要功能目標(biāo)是讓構(gòu)建分布式計(jì)算（應(yīng)用）更容易，在提供強(qiáng)大的遠(yuǎn)程調(diào)用能力時(shí)不損失本地調(diào)用的語(yǔ)義簡(jiǎn)潔性抗碰。為實(shí)現(xiàn)該目標(biāo)狮斗，RPC 框架需提供一種透明調(diào)用機(jī)制讓使用者不必顯式的區(qū)分本地調(diào)用和遠(yuǎn)程調(diào)用，在前文《淺出篇》中給出了一種實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)弧蝇，基于 stub 的結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)碳褒。下面我們將具體細(xì)化 stub 結(jié)構(gòu)的實(shí)現(xiàn)。

RPC 調(diào)用分類

RPC 調(diào)用分以下兩種：

1. 同步調(diào)用

客戶方等待調(diào)用執(zhí)行完成并返回結(jié)果看疗。

2. 異步調(diào)用

客戶方調(diào)用后不用等待執(zhí)行結(jié)果返回沙峻，但依然可以通過(guò)回調(diào)通知等方式獲取返回結(jié)果。

若客戶方不關(guān)心調(diào)用返回結(jié)果两芳，則變成單向異步調(diào)用专酗，單向調(diào)用不用返回結(jié)果。

異步和同步的區(qū)分在于是否等待服務(wù)端執(zhí)行完成并返回結(jié)果盗扇。

RPC 結(jié)構(gòu)拆解

《淺出篇》給出了一個(gè)比較粗粒度的 RPC 實(shí)現(xiàn)概念結(jié)構(gòu)祷肯，這里我們進(jìn)一步細(xì)化它應(yīng)該由哪些組件構(gòu)成，如下圖所示疗隶。

RPC 服務(wù)方通過(guò)RpcServer去導(dǎo)出（export）遠(yuǎn)程接口方法佑笋，而客戶方通過(guò)RpcClient去引入（import）遠(yuǎn)程接口方法“弑牵客戶方像調(diào)用本地方法一樣去調(diào)用遠(yuǎn)程接口方法蒋纬，RPC 框架提供接口的代理實(shí)現(xiàn)，實(shí)際的調(diào)用將委托給代理RpcProxy坚弱。代理封裝調(diào)用信息并將調(diào)用轉(zhuǎn)交給RpcInvoker去實(shí)際執(zhí)行蜀备。在客戶端的RpcInvoker通過(guò)連接器RpcConnector去維持與服務(wù)端的通道RpcChannel，并使用RpcProtocol執(zhí)行協(xié)議編碼（encode）并將編碼后的請(qǐng)求消息通過(guò)通道發(fā)送給服務(wù)方荒叶。

RPC 服務(wù)端接收器RpcAcceptor接收客戶端的調(diào)用請(qǐng)求碾阁，同樣使用RpcProtocol執(zhí)行協(xié)議解碼（decode）。解碼后的調(diào)用信息傳遞給RpcProcessor去控制處理調(diào)用過(guò)程些楣，最后再委托調(diào)用給RpcInvoker去實(shí)際執(zhí)行并返回調(diào)用結(jié)果脂凶。

RPC 組件職責(zé)

上面我們進(jìn)一步拆解了 RPC 實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)的各個(gè)組件組成部分，下面我們?cè)敿?xì)說(shuō)明下每個(gè)組件的職責(zé)劃分愁茁。

1. RpcServer

負(fù)責(zé)導(dǎo)出（export）遠(yuǎn)程接口

2. RpcClient

負(fù)責(zé)導(dǎo)入（import）遠(yuǎn)程接口的代理實(shí)現(xiàn)

3. RpcProxy

遠(yuǎn)程接口的代理實(shí)現(xiàn)

4. RpcInvoker

客戶方實(shí)現(xiàn)：負(fù)責(zé)編碼調(diào)用信息和發(fā)送調(diào)用請(qǐng)求到服務(wù)方并等待調(diào)用結(jié)果返回

服務(wù)方實(shí)現(xiàn)：負(fù)責(zé)調(diào)用服務(wù)端接口的具體實(shí)現(xiàn)并返回調(diào)用結(jié)果

5. RpcProtocol

負(fù)責(zé)協(xié)議編/解碼

6. RpcConnector

負(fù)責(zé)維持客戶方和服務(wù)方的連接通道和發(fā)送數(shù)據(jù)到服務(wù)方

7. RpcAcceptor

負(fù)責(zé)接收客戶方請(qǐng)求并返回請(qǐng)求結(jié)果

8. RpcProcessor

負(fù)責(zé)在服務(wù)方控制調(diào)用過(guò)程蚕钦，包括管理調(diào)用線程池、超時(shí)時(shí)間等

9. RpcChannel

數(shù)據(jù)傳輸通道

RPC 實(shí)現(xiàn)分析

在進(jìn)一步拆解了組件并劃分了職責(zé)之后鹅很，這里以在 java 平臺(tái)實(shí)現(xiàn)該 RPC 框架概念模型為例嘶居，詳細(xì)分析下實(shí)現(xiàn)中需要考慮的因素。

導(dǎo)出遠(yuǎn)程接口

導(dǎo)出遠(yuǎn)程接口的意思是指只有導(dǎo)出的接口可以供遠(yuǎn)程調(diào)用促煮，而未導(dǎo)出的接口則不能邮屁。在 java 中導(dǎo)出接口的代碼片段可能如下：

DemoService demo ? =new...;

RpcServer ? server =new...;

server.export(DemoService.class, demo, options);

我們可以導(dǎo)出整個(gè)接口整袁，也可以更細(xì)粒度一點(diǎn)只導(dǎo)出接口中的某些方法，如：

// 只導(dǎo)出 DemoService 中簽名為 hi(String s) 的方法 ?

server.export(DemoService.class, demo,"hi",newClass[]{ String.class }, options);

java 中還有一種比較特殊的調(diào)用就是多態(tài)樱报，也就是一個(gè)接口可能有多個(gè)實(shí)現(xiàn)葬项，那么遠(yuǎn)程調(diào)用時(shí)到底調(diào)用哪個(gè)？這個(gè)本地調(diào)用的語(yǔ)義是通過(guò) jvm 提供的引用多態(tài)性隱式實(shí)現(xiàn)的迹蛤，那么對(duì)于 RPC 來(lái)說(shuō)跨進(jìn)程的調(diào)用就沒(méi)法隱式實(shí)現(xiàn)了民珍。如果前面DemoService?接口有 2 個(gè)實(shí)現(xiàn)，那么在導(dǎo)出接口時(shí)就需要特殊標(biāo)記不同的實(shí)現(xiàn)盗飒，如：

DemoService demo ? =new...;

DemoService demo2 ?=new...;

RpcServer ? server =new...;

server.export(DemoService.class, demo, options);

server.export("demo2", DemoService.class, demo2, options);

上面 demo2 是另一個(gè)實(shí)現(xiàn)嚷量，我們標(biāo)記為 "demo2" 來(lái)導(dǎo)出，那么遠(yuǎn)程調(diào)用時(shí)也需要傳遞該標(biāo)記才能調(diào)用到正確的實(shí)現(xiàn)類逆趣，這樣就解決了多態(tài)調(diào)用的語(yǔ)義蝶溶。

導(dǎo)入遠(yuǎn)程接口與客戶端代理

導(dǎo)入相對(duì)于導(dǎo)出遠(yuǎn)程接口，客戶端代碼為了能夠發(fā)起調(diào)用必須要獲得遠(yuǎn)程接口的方法或過(guò)程定義宣渗。目前抖所，大部分跨語(yǔ)言平臺(tái) RPC 框架采用根據(jù) IDL 定義通過(guò) code generator 去生成 stub 代碼，這種方式下實(shí)際導(dǎo)入的過(guò)程就是通過(guò)代碼生成器在編譯期完成的痕囱。我所使用過(guò)的一些跨語(yǔ)言平臺(tái) RPC 框架如 CORBAR田轧、WebService、ICE鞍恢、Thrift 均是此類方式傻粘。

代碼生成的方式對(duì)跨語(yǔ)言平臺(tái) RPC 框架而言是必然的選擇，而對(duì)于同一語(yǔ)言平臺(tái)的 RPC 則可以通過(guò)共享接口定義來(lái)實(shí)現(xiàn)帮掉。在 java 中導(dǎo)入接口的代碼片段可能如下：

RpcClient client =new...;

DemoService demo = client.refer(DemoService.class);

demo.hi("how are you?");

在 java 中 'import' 是關(guān)鍵字弦悉，所以代碼片段中我們用 refer 來(lái)表達(dá)導(dǎo)入接口的意思。這里的導(dǎo)入方式本質(zhì)也是一種代碼生成技術(shù)蟆炊，只不過(guò)是在運(yùn)行時(shí)生成稽莉，比靜態(tài)編譯期的代碼生成看起來(lái)更簡(jiǎn)潔些。java 里至少提供了兩種技術(shù)來(lái)提供動(dòng)態(tài)代碼生成盅称，一種是 jdk 動(dòng)態(tài)代理肩祥，另外一種是字節(jié)碼生成。動(dòng)態(tài)代理相比字節(jié)碼生成使用起來(lái)更方便缩膝，但動(dòng)態(tài)代理方式在性能上是要遜色于直接的字節(jié)碼生成的，而字節(jié)碼生成在代碼可讀性上要差很多岸霹。兩者權(quán)衡起來(lái)疾层，個(gè)人認(rèn)為犧牲一些性能來(lái)獲得代碼可讀性和可維護(hù)性顯得更重要。

協(xié)議編解碼

客戶端代理在發(fā)起調(diào)用前需要對(duì)調(diào)用信息進(jìn)行編碼贡避，這就要考慮需要編碼些什么信息并以什么格式傳輸?shù)椒?wù)端才能讓服務(wù)端完成調(diào)用痛黎。出于效率考慮予弧，編碼的信息越少越好（傳輸數(shù)據(jù)少），編碼的規(guī)則越簡(jiǎn)單越好（執(zhí)行效率高）湖饱。我們先看下需要編碼些什么信息：

-- 調(diào)用編碼 --

1. 接口方法

包括接口名掖蛤、方法名

2. 方法參數(shù)

包括參數(shù)類型、參數(shù)值

3. 調(diào)用屬性

包括調(diào)用屬性信息井厌，例如調(diào)用附件隱式參數(shù)蚓庭、調(diào)用超時(shí)時(shí)間等

-- 返回編碼 --

1. 返回結(jié)果

接口方法中定義的返回值

2. 返回碼

異常返回碼

3. 返回異常信息

調(diào)用異常信息

除了以上這些必須的調(diào)用信息，我們可能還需要一些元信息以方便程序編解碼以及未來(lái)可能的擴(kuò)展仅仆。這樣我們的編碼消息里面就分成了兩部分器赞，一部分是元信息、另一部分是調(diào)用的必要信息墓拜。如果設(shè)計(jì)一種 RPC 協(xié)議消息的話港柜，元信息我們把它放在協(xié)議消息頭中，而必要信息放在協(xié)議消息體中。下面給出一種概念上的 RPC 協(xié)議消息設(shè)計(jì)格式：

-- 消息頭 -- ?

magic ? ? ?: 協(xié)議魔數(shù)，為解碼設(shè)計(jì)

header size: 協(xié)議頭長(zhǎng)度州刽，為擴(kuò)展設(shè)計(jì)

version ? ?: 協(xié)議版本唤殴，為兼容設(shè)計(jì)

st ? ? ? ? : 消息體序列化類型

hb ? ? ? ? : 心跳消息標(biāo)記，為長(zhǎng)連接傳輸層心跳設(shè)計(jì)

ow ? ? ? ? : 單向消息標(biāo)記澜驮，

rp ? ? ? ? : 響應(yīng)消息標(biāo)記，不置位默認(rèn)是請(qǐng)求消息

statuscode: 響應(yīng)消息狀態(tài)碼

reserved ? : 為字節(jié)對(duì)齊保留

message id : 消息 id

body size ?: 消息體長(zhǎng)度

-- 消息體 -- ?

采用序列化編碼，常見(jiàn)有以下格式

xml ? : 如 webservie soap

json ?: 如 JSON-RPC

binary: 如 thrift; hession; kryo 等

格式確定后編解碼就簡(jiǎn)單了释树，由于頭長(zhǎng)度一定所以我們比較關(guān)心的就是消息體的序列化方式。序列化我們關(guān)心三個(gè)方面：

1. 序列化和反序列化的效率擎淤，越快越好奢啥。

2. 序列化后的字節(jié)長(zhǎng)度，越小越好嘴拢。

3. 序列化和反序列化的兼容性桩盲，接口參數(shù)對(duì)象若增加了字段，是否兼容席吴。

上面這三點(diǎn)有時(shí)是魚(yú)與熊掌不可兼得赌结，這里面涉及到具體的序列化庫(kù)實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)，就不在本文進(jìn)一步展開(kāi)分析了孝冒。

傳輸服務(wù)

協(xié)議編碼之后柬姚，自然就是需要將編碼后的 RPC 請(qǐng)求消息傳輸?shù)椒?wù)方，服務(wù)方執(zhí)行后返回結(jié)果消息或確認(rèn)消息給客戶方庄涡。RPC 的應(yīng)用場(chǎng)景實(shí)質(zhì)是一種可靠的請(qǐng)求應(yīng)答消息流量承，和 HTTP 類似。因此選擇長(zhǎng)連接方式的 TCP 協(xié)議會(huì)更高效，與 HTTP 不同的是在協(xié)議層面我們定義了每個(gè)消息的唯一 id撕捍，因此可以更容易的復(fù)用連接拿穴。

既然使用長(zhǎng)連接，那么第一個(gè)問(wèn)題是到底 client 和 server 之間需要多少根連接忧风？實(shí)際上單連接和多連接在使用上沒(méi)有區(qū)別默色，對(duì)于數(shù)據(jù)傳輸量較小的應(yīng)用類型，單連接基本足夠狮腿。單連接和多連接最大的區(qū)別在于腿宰，每根連接都有自己私有的發(fā)送和接收緩沖區(qū)，因此大數(shù)據(jù)量傳輸時(shí)分散在不同的連接緩沖區(qū)會(huì)得到更好的吞吐效率蚤霞。所以酗失，如果你的數(shù)據(jù)傳輸量不足以讓單連接的緩沖區(qū)一直處于飽和狀態(tài)的話，那么使用多連接并不會(huì)產(chǎn)生任何明顯的提升昧绣，反而會(huì)增加連接管理的開(kāi)銷规肴。

連接是由 client 端發(fā)起建立并維持。如果 client 和 server 之間是直連的夜畴，那么連接一般不會(huì)中斷（當(dāng)然物理鏈路故障除外）拖刃。如果 client 和 server 連接經(jīng)過(guò)一些負(fù)載中轉(zhuǎn)設(shè)備，有可能連接一段時(shí)間不活躍時(shí)會(huì)被這些中間設(shè)備中斷贪绘。為了保持連接有必要定時(shí)為每個(gè)連接發(fā)送心跳數(shù)據(jù)以維持連接不中斷兑牡。心跳消息是 RPC 框架庫(kù)使用的內(nèi)部消息，在前文協(xié)議頭結(jié)構(gòu)中也有一個(gè)專門的心跳位税灌，就是用來(lái)標(biāo)記心跳消息的均函，它對(duì)業(yè)務(wù)應(yīng)用透明。

執(zhí)行調(diào)用

client stub 所做的事情僅僅是編碼消息并傳輸給服務(wù)方菱涤，而真正調(diào)用過(guò)程發(fā)生在服務(wù)方苞也。server stub 從前文的結(jié)構(gòu)拆解中我們細(xì)分了RpcProcessor和RpcInvoker兩個(gè)組件，一個(gè)負(fù)責(zé)控制調(diào)用過(guò)程粘秆，一個(gè)負(fù)責(zé)真正調(diào)用如迟。這里我們還是以 java 中實(shí)現(xiàn)這兩個(gè)組件為例來(lái)分析下它們到底需要做什么？

java 中實(shí)現(xiàn)代碼的動(dòng)態(tài)接口調(diào)用目前一般通過(guò)反射調(diào)用攻走。除了原生的 jdk 自帶的反射殷勘，一些第三方庫(kù)也提供了性能更優(yōu)的反射調(diào)用，因此RpcInvoker就是封裝了反射調(diào)用的實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)昔搂。

調(diào)用過(guò)程的控制需要考慮哪些因素玲销，RpcProcessor需要提供什么樣地調(diào)用控制服務(wù)呢？下面提出幾點(diǎn)以啟發(fā)思考：

1. 效率提升

每個(gè)請(qǐng)求應(yīng)該盡快被執(zhí)行摘符，因此我們不能每請(qǐng)求來(lái)再創(chuàng)建線程去執(zhí)行痒玩，需要提供線程池服務(wù)淳附。

2. 資源隔離

當(dāng)我們導(dǎo)出多個(gè)遠(yuǎn)程接口時(shí)议慰，如何避免單一接口調(diào)用占據(jù)所有線程資源蠢古，而引發(fā)其他接口執(zhí)行阻塞。

3. 超時(shí)控制

當(dāng)某個(gè)接口執(zhí)行緩慢别凹，而 client 端已經(jīng)超時(shí)放棄等待后草讶，server 端的線程繼續(xù)執(zhí)行此時(shí)顯得毫無(wú)意義。

RPC 異常處理

無(wú)論 RPC 怎樣努力把遠(yuǎn)程調(diào)用偽裝的像本地調(diào)用炉菲，但它們依然有很大的不同點(diǎn)堕战，而且有一些異常情況是在本地調(diào)用時(shí)絕對(duì)不會(huì)碰到的。在說(shuō)異常處理之前拍霜，我們先比較下本地調(diào)用和 RPC 調(diào)用的一些差異：

1. 本地調(diào)用一定會(huì)執(zhí)行嘱丢，而遠(yuǎn)程調(diào)用則不一定，調(diào)用消息可能因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)原因并未發(fā)送到服務(wù)方祠饺。

2. 本地調(diào)用只會(huì)拋出接口聲明的異常越驻，而遠(yuǎn)程調(diào)用還會(huì)跑出 RPC 框架運(yùn)行時(shí)的其他異常。

3. 本地調(diào)用和遠(yuǎn)程調(diào)用的性能可能差距很大道偷，這取決于 RPC 固有消耗所占的比重缀旁。

正是這些區(qū)別決定了使用 RPC 時(shí)需要更多考量。當(dāng)調(diào)用遠(yuǎn)程接口拋出異常時(shí)勺鸦，異巢⑽。可能是一個(gè)業(yè)務(wù)異常，也可能是 RPC 框架拋出的運(yùn)行時(shí)異常（如：網(wǎng)絡(luò)中斷等）换途。業(yè)務(wù)異常表明服務(wù)方已經(jīng)執(zhí)行了調(diào)用懊渡，可能因?yàn)槟承┰驅(qū)е挛茨苷?zhí)行，而 RPC 運(yùn)行時(shí)異常則有可能服務(wù)方根本沒(méi)有執(zhí)行军拟，對(duì)調(diào)用方而言的異常處理策略自然需要區(qū)分剃执。

由于 RPC 固有的消耗相對(duì)本地調(diào)用高出幾個(gè)數(shù)量級(jí)，本地調(diào)用的固有消耗是納秒級(jí)吻谋，而 RPC 的固有消耗是在毫秒級(jí)忠蝗。那么對(duì)于過(guò)于輕量的計(jì)算任務(wù)就并不合適導(dǎo)出遠(yuǎn)程接口由獨(dú)立的進(jìn)程提供服務(wù)，只有花在計(jì)算任務(wù)上時(shí)間遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于 RPC 的固有消耗才值得導(dǎo)出為遠(yuǎn)程接口提供服務(wù)漓拾。

總結(jié)

至此我們提出了一個(gè) RPC 實(shí)現(xiàn)的概念框架阁最，并詳細(xì)分析了需要考慮的一些實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)。無(wú)論 RPC 的概念是如何優(yōu)雅骇两，但是“草叢中依然有幾條蛇隱藏著”速种，只有深刻理解了 RPC 的本質(zhì)，才能更好地應(yīng)用低千。