[网络协议]RPC和GRPC

createdtime 20211122

updatedtime 20211124

author venki.chen

一、是什么

1. 定义，是做什么用的？

rpc是什么？

①在分布式计算，远程过程调用（英语：Remote Procedure Call，缩写为 RPC）是一个计算机通信协议。该协议允许运行于一台计算机的程序调用另一个地址空间（通常为一个开放网络的一台计算机）的子程序，而程序员就像调用本地程序一样，无需额外地为这个交互作用编程（无需关注细节）。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。

rpc详解

RPC模式分为三层，①用户和服务器（负责处理业务逻辑，调用本地 Stub）；②Stub处理客户端和服务端约定好的语法、语义的封装和解封装；③RPCRuntime负责最底层的网络传输。

rpc解决的三大问题

基于RPC模式，一个 RPC 框架基本需要解决 协议约定、网络传输、服务发现这三个问题。

①协议约定问题（Stub） 指的是怎么规定远程调用的语法，怎么传参数等。用上面的类比，你怎么告诉你的朋友要玩什么游戏？是直接说游戏的名字，王者荣耀，绝地求生，还是说简称，王者，吃鸡，或者用 1 代表王者，2 代表吃鸡，只说 1 或 2。

②传输协议问题（RPCRuntime） 指的是在网络发生错误、重传、丢包或者有性能问题时怎么办？用上面的类比，你打电话时，刚说了打什么游戏，但是还没有收到对方回复，电话信号不好断了，这时候怎么处理？

③服务发现问题（插件比如:etcd） 指的是如何知道服务端有哪些服务可以调用，从哪个端口访问？服务端可能实现多个远程调用，在不同的进程上，随机监听端口，客户端要怎么才能知道这些端口呢？

rpc调用过程

1. 调用者（客户端Client）以本地调用的方式发起调用；
2. Client stub（客户端存根）收到调用后，负责将被调用的方法名、参数等打包编码成特定格式的能进行网络传输的消息体；
3. Client stub将消息体通过网络发送给服务端；
4. Server stub（服务端存根）收到通过网络接收到消息后按照相应格式进行拆包解码，获取方法名和参数；
5. Server stub根据方法名和参数进行本地调用；
6. 被调用者（Server）本地调用执行后将结果返回给server stub；
7. Server stub将返回值打包编码成消息，并通过网络发送给客户端；
8. Client stub收到消息后，进行拆包解码，返回给Client；
9. Client得到本次RPC调用的最终结果。

grpc是什么？

①gRPC 是一款高性能、开源的 RPC 框架，产自 Google，基于 ProtoBuf 序列化协议进行开发，支持多种语言（Golang、Python、Java等），本篇只介绍 Golang 的 gRPC 使用。因为 gRPC 对 HTTP/2 协议的支持使其在 Android、IOS 等客户端后端服务的开发领域具有良好的前景。gRPC 提供了一种简单的方法来定义服务，同时客户端可以充分利用 HTTP/2 stream 的特性，从而有助于节省带宽、降低 TCP 的连接次数、节省CPU的使用等。

rpc和grpc之间的关系是什么？

①rpc是一种协议，grpc是基于rpc协议实现的一种框架。

grpc的解决rpc三大问题

①协议约定。gRPC 的协议是 Protocol Buffers，是一种压缩率极高的序列化协议，Google 在 2008 年开源了 Protocol Buffers，支持多种编程语言，所以 gRPC 支持客户端与服务端可以用不同语言实现。

②传输协议。gRPC 的数据传输用的是 Netty Channel， Netty 是一个高效的基于异步 IO 的网络传输架构。Netty Channel 中，每个 gRPC 请求封装成 HTTP 2.0 的 Stream。

③服务发现。gRPC 本身没有提供服务发现的机制，需要通过其他组件。

2. 我的理解

grpc是一种实现了rpc协议的框架，并且分别通过protocol buffer、netty channel 以及服务发现组件解决rpc的协议约定、传输协议、服务发现三大问题。

二、为什么

解决什么问题，可以带来什么好处？

优点：

1. grpc

• Protocol Buffers 压缩性高，速度快。
• HTTP 2.0 流传输。
• 支持多语言。

缺点：

1. grpc

• 可读性差。
• 对浏览器支持有限。
• 外部组件支持较差。

三、怎么用

1. 应用场景

2. 具体应用

3. 注意事项

四、思考点

1. 它山之石

rpc和传统的http接口的区别

1. 与 HTTP 采用浏览器 —— 服务器工作模式（B/S）不同，RPC 采用客户端 —— 服务器（C/S）工作模式，请求程序是一个客户端（Client），而远程服务提供程序是一个服务器（Server）。当执行一个 RPC 调用时，客户端程序首先会发送一个带有参数的请求到服务端，然后等待服务端响应；在服务端，服务进程保持监听状态，当客户端请求到达时，服务端通过解析请求参数计算出结果，并向客户端发送响应信息，然后继续等待下一个客户端请求。客户端接收到来自服务端的响应信息后，可以执行相应的业务逻辑，也可以继续进行其它 RPC 调用。
   主要来阐述HTTP和RPC的异同，让大家更容易根据自己的实际情况选择更适合的方案。

2. 传输协议

• RPC:可以基于TCP协议，也可以基于HTTP协议。
• HTTP:基于HTTP协议。

3. 传输效率

• RPC:使用自定义的TCP协议，可以让请求报文体积更小，或者使用HTTP2协议，也可以很好的减少报文的体积，提高传输效率。
• HTTP:如果是基于HTTP1.1的协议，请求中会包含很多无用的内容，如果是基于HTTP2.0，那么简单的封装以下是可以作为一个RPC来使用的，这时标准RPC框架更多的是服务治理。

4. 性能消耗

• RPC:可以基于thrift实现高效的二进制传输。
• HTTP:大部分是通过json来实现的，字节大小和序列化耗时都比thrift要更消耗性能。
• 长链接，不必每次通信都要像http一样去3次握手什么的，减少了网络开销；其次就是RPC框架一般都有注册中心，有丰富的监控管理；发布、下线接口、动态扩展等，对调用方来说是无感知、统一化的操作。

5. 负载均衡

• RPC：基本都自带了负载均衡策略。
• HTTP：需要配置Nginx，HAProxy来实现。

6. 服务治理

• RPC：能做到自动通知，不影响上游。
• HTTP:需要事先通知，修改Nginx/HAProxy配置。

7. 总结

• RPC主要用于公司内部的服务调用，性能消耗低，传输效率高，服务治理方便。HTTP主要用于对外的异构环境，浏览器接口调用，APP接口调用，第三方接口调用等。

Go 语言中的 RPC 编程

一个 RPC 服务端可以注册多个不同类型的对象，但不允许注册同一类型的多个对象。此外，一个对象只有满足以下这些条件的方法，才能被 RPC 服务端设置为可提供远程访问：

• 必须是在对象外部可公开调用的方法（首字母大写）；
• 必须有两个参数，且参数的类型都必须是包外部可以访问的类型或者是 Go 内建支持的类型；
• 第二个参数必须是一个指针；
• 方法必须返回一个 error 类型的值。

以上 4 个条件，可以简单地用如下这行代码表示：

func (t *T) MethodName(argType T1, replyType *T2) error

其中，类型 T、T1 和 T2 分别对应服务对象所属类型、请求类型和响应类型，它们默认都会使用 Go 语言内置的 encoding/gob 包进行编码解码。

该方法（MethodName）的第一个参数表示由 RPC 客户端传入的请求参数，第二个参数表示要返回给 RPC 客户端的响应结果，最后返回的是一个 error 类型的值表示错误信息。

2. 可以攻玉

1. 通过以上所述就可以将，rpc、grpc、protocol-buffer、protoc、protoc-gen-go串联在一起，理解通了。
2. 接下来就要思考下etcd、micro、go-micro、protoc-gen-micro之间的关联关系。

五、参考链接

1. Golang RPC 之 gRPC。
2. RPC与Protobuf。
3. RPC与restful，以及简单引入gRPC。
4. 浅谈 RPC 和 REST: SOAP, gRPC, REST。
5. 【维基百科-读书笔记】远程过程调用RPC。
6. rpc和http的区别是什么 各自的优缺点有哪些。