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📝 主旨内容
本文介绍了RPC的概念以及Go语言中标准库rpc的基本使用。
什么是RPC
RPC(Remote Procedure Call),即远程过程调用。它允许像调用本地服务一样调用远程服务。
RPC是一种服务器-客户端(Client/Server)模式,经典实现是一个通过发送请求-接受回应进行信息交互的系统。
首先与RPC(远程过程调用)相对应的是本地调用。
本地调用
将上述程序编译成二进制文件——
app1
后运行,会输出结果30。在
app1
程序中本地调用add
函数的执行流程,可以理解为以下四个步骤。- 将变量 a 和 b 的值分别压入堆栈上
- 执行 add 函数,从堆栈中获取 a 和 b 的值,并将它们分配给 x 和 y
- 计算 x + y 的值并将其保存到堆栈中
- 退出 add 函数并将 x + y 的值赋给 ret
RPC调用
本地过程调用发生在同一进程中——定义
add
函数的代码和调用add
函数的代码共享同一个内存空间,所以调用能够正常执行。但是我们无法直接在另一个程序——
app2
中调用add
函数,因为它们是两个程序——内存空间是相互隔离的。(app1和app2可能部署在同一台服务器上也可能部署在互联网的不同服务器上。)RPC就是为了解决类似远程、跨内存空间、的函数/方法调用的。要实现RPC就需要解决以下三个问题。
- 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,然后调用 add 函数,编译器通过函数指针函数自动确定 add 函数在内存中的位置。但是在 RPC 中,调用不能通过函数指针完成,因为它们的内存地址可能完全不同。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,但 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,也就是说,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。
以往实现跨服务调用的时候,我们会采用RESTful API的方式,被调用方会对外提供一个HTTP接口,调用方按要求发起HTTP请求并接收API接口返回的响应数据。下面的示例是将
add
函数包装成一个RESTful API。HTTP调用RESTful API
首先,我们编写一个基于HTTP的server服务,它将接收其他程序发来的HTTP请求,执行特定的程序并将结果返回。
我们编写一个客户端来请求上述HTTP服务,传递x和y两个整数,等待返回结果。
这种模式是我们目前比较常见的跨服务或跨语言之间基于RESTful API的服务调用模式。 既然使用API调用也能实现类似远程调用的目的,为什么还要用RPC呢?
使用 RPC 的目的是让我们调用远程方法像调用本地方法一样无差别。并且基于RESTful API通常是基于HTTP协议,传输数据采用JSON等文本协议,相较于RPC 直接使用TCP协议,传输数据多采用二进制协议来说,RPC通常相比RESTful API性能会更好。
RESTful API多用于前后端之间的数据传输,而目前微服务架构下各个微服务之间多采用RPC调用。
net/rpc
基础RPC示例
Go语言的 rpc 包提供对通过网络或其他 i/o 连接导出的对象方法的访问,服务器注册一个对象,并把它作为服务对外可见(服务名称就是类型名称)。注册后,对象的导出方法将支持远程访问。服务器可以注册不同类型的多个对象(服务) ,但是不支持注册同一类型的多个对象。
在下面的代码中我们定义一个
ServiceA
类型,并为其定义了一个可导出的Add
方法。通过下面的代码将上面定义的
ServiceA
类型注册为一个服务,其Add方法就支持RPC调用了。此时,client 端便能看到一个拥有“Add”方法的“ServiceA”服务,想要调用这个服务需要使用下面的代码先连接到server端再执行远程调用。
执行上述程序,查看 RPC 调用的结果。
先启动 server 端。
再启动 client 端。
会看到如下输出结果。
这个RPC调用过程可以简化如下图所示。
基于TCP协议的RPC
当然 rpc 包也支持直接使用 TCP 协议而不使用HTTP协议。
server 端代码修改如下。
client 端代码修改如下。
使用JSON协议的RPC
rpc 包默认使用的是 gob 协议对传输数据进行序列化/反序列化,比较有局限性。下面的代码将尝试使用 JSON 协议对传输数据进行序列化与反序列化。
server 端代码修改如下。
client 端代码修改如下。
Python调用RPC
下面的代码演示了如何使用 python client 远程调用上面 Go server中 serviceA的Add方法。
RPC原理
RPC 让远程调用就像本地调用一样,其调用过程可拆解为以下步骤。
① 服务调用方(client)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 端接收到消息;
⑤ server stub收到消息后进行解码;
⑥ server stub根据解码结果调用本地的服务;
⑦ 本地服务执行并将结果返回给server stub;
⑧ server stub将返回结果打包成能够进行网络传输的消息体;
⑨ 按地址将消息发送至调用方;
⑩ client 端接收到消息;
⑪ client stub收到消息并进行解码;
⑫ 调用方得到最终结果。
使用RPC框架的目标是只需要关心第1步和最后1步,中间的其他步骤统统封装起来,让使用者无需关心。例如社区中各式RPC框架(grpc、thrift等)就是为了让RPC调用更方便。
- 作者:Guxi8086
- 链接:https://Guxi8086.com/article/1-8
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