RPC 和 HTTP 理解

网上充斥着各类类似于这样的文章:rpc 比 http 快了多少倍?既然有了 http,为什么还要用 rpc 调用等等。遇到这类文章,说明对 http 和 rpc 是由理解误区的。

这里再次重复强调一遍,通信协议不是 rpc 最重要的部分,不要被这类回答带偏。如果要了解 rpc 请更多的去了解服务治理(SOA)的一些基本策略,推荐去看看 dubbo 的相关文档。

详解

rpc是远端过程调用,其调用协议通常包含:传输协议 和 序列化协议。

传输协议

比如著名的 grpc,它底层使用的是 http2 协议;还有 dubbo 一类的自定义报文的 tcp 协议

序列化协议

例如基于文本编码的 json 协议;也有二进制编码的 protobuf、hession 等协议;还有针对 java 高性能、高吞吐量的 kryo 和 ftc 等序列化协议

因此我理解大部人理解误区的问题应该是:

为什么要使用自定义 tcp 协议的 rpc 做后端进程通信?

解答

要解决这个问题就应该搞清楚 http 使用的 tcp 协议,和我们自定义的 tcp 协议在报文上的区别。

首先要 否认 一点 http 协议相较于 自定义tcp 报文协议,增加的开销在于连接的建立与断开。

第一、http协议是支持连接池复用的,也就是建立一定数量的连接不断开,并不会频繁的创建和销毁连接

第二、http也可以使用 protobuf 这种二进制编码协议对内容进行编码

因此二者即 http 和 rpc 最大的区别还是在传输协议上。

通用定义的http1.1协议的tcp报文包含太多废信息,一个POST协议的格式大致如下

HTTP/1.0 200 OK 
Content-Type: text/plain
Content-Length: 137582
Expires: Thu, 05 Dec 1997 16:00:00 GMT
Last-Modified: Wed, 5 August 1996 15:55:28 GMT
Server: Apache 0.84

<html>
  <body>Hello World</body>
</html>

即使编码协议也就是 body 是使用二进制编码协议,报文元数据也就是header头的键值对却使用了文本编码,非常占字节数。如上图所使用的报文中有效字节数仅仅占约 30%,也就是70%的时间用于传输元数据废编码。当然实际情况下报文内容可能会比这个长,但是报头所占的比例也是非常可观的。

那么假如我们使用自定义tcp协议的报文如下

报头占用的字节数也就只有16个byte,极大地精简了传输内容。

这也就是为什么后端进程间通常会采用 自定义tcp协议 的 rpc 来进行通信的原因。

不单效率那么简单

所谓的效率优势是针对 http1.1协议 来讲的,http2.0协议 已经优化编码效率问题,像 grpc 这种 rpc 库使用的就是 http2.0协议。这么来说吧,http容器的性能测试单位通常是kqps,自定义tpc协议则通常是以 10kqps 到 100kqps 为基准

简单来说成熟的 rpc库相对 http容器,更多的是封装了 "服务发现","负载均衡","熔断降级" 一类面向服务的高级特性。可以这么理解,rpc框架是面向服务的更高级的封装。如果把一个http servlet 容器上封装一层服务发现 和 函数代理调用,那它就已经可以做一个rpc框架了。

所以为什么要用rpc调用?

因为良好的 rpc 调用是 面向服务的封装,针对服务的 可用性 和 效率 等都做了优化。单纯使用http调用则缺少了这些特性。

可以这样说:用http不是因为它性能好,而是因为它普适,随便一个web容器就能跑起来你的应用。

RPC 底层是怎么实现的

之前有看过几个帖子,评论区有激烈的争吵,主要围绕两点,具体如下:

1. HTTP 和 RPC 是同一级别,还是被 RPC 包含?

2. Restful 也属于 RPC 吗?

对于以上两个问题,这里用一个图来一一说明:

上图是一个比较完整的关系图,这时我们发现HTTP(图中蓝色框)出现了两次。

其中一个是 和 RPC并列的,都是跨应用调用方法的解决方案;

另一个则是被RPC包含的,是RPC通信过程的可选协议之一。

因此,**第一个问题的答案是都对。看指的是哪一个蓝色框。**从题主的提问看,既然题主在纠结这两者,应该是指与RPC并列的蓝色框。

第二个问题是在问远程过程调用(红色框)是不是包含了Restful(黄色框),这种理解的关键在于对RPC的理解。

RPC字面理解是"远程过程调用",即在一个应用中调用另一个应用的方法。那Restful是满足的,通过它可以实现在一个应用中调用另一个应用的方法。

但是,上述理解使得RPC的定义过于宽泛。RPC通常特指在一个应用中调用另一个应用的接口而实现的远程调用,即红色框所指的范围。这样,RPC是不包含Restful的。

因此,第二个问题的答案是Restful不属于RPC。

RPC的英文全称是:Remote Procedure Call,翻译为中文叫 "远程过程调用"。其中稍显晦涩的其实就是"过程",过程其实就是"方法"。所以,可以把RPC理解为"远程方法调用"。

要了解远程过程调用,那先理解过程调用。非常简单,如下图,就是调用一个方法。这太常见了,不多解释。

而在分布式系统中,因为每个服务的边界都很小,很有可能调用别的服务提供的方法。这就出现了服务A 调用 服务B 中方法的需求,即远程过程调用。

要想让服务A 调用 服务B 中的方法,最先想到的就是通过 HTTP 请求实现。是的,这是很常见的,例如 服务B 暴露 Restful接口,然后让 服务A 调用它的接口。基于Restful的调用方式因为可读性好(服务B暴露出的是Restful接口,可读性当然好)而且HTTP请求可以通过各种防火墙,因此非常不错。

然而,如前面所述,基于Restful的远程过程调用有着明显的缺点,主要是效率低、封装调用复杂。当存在大量的服务间调用时,这些缺点变得更为突出。

服务A 调用 服务B 的过程是应用间的内部过程,牺牲可读性提升效率、易用性是可取的。基于这种思路,RPC产生了。

通常,RPC要求在调用方中放置被调用的方法的接口。调用方只要调用了这些接口,就相当于调用了被调用方的实际方法,十分易用。于是,调用方可以像调用内部接口一样调用远程的方法,而不用封装参数名和参数值等操作。

那要想实现这个过程该怎么办呢?别急,咱们一步一步来。

第一、首先,调用方调用的是接口,必须得为接口构造一个假的实现。显然,要使用动态代理。这样,调用方的调用就被动态代理接收到了。

第二、动态代理接收到调用后,应该想办法调用远程的实际实现。这包括下面几步:

1. 识别具体要调用的远程方法的 IP、端口

2. 将调用方法的入参进行序列化

3. 通过通信将请求发送到远程的方法中

第三、这样,远程的服务就接收到了调用方的请求。它应该:

1. 反序列化各个调用参数

2. 定位到实际要调用的方法,然后输入参数,执行方法

3. 按照调用的路径返回调用的结果

整个过程如下所示。

这样,RPC操作就完成了。

调用方调用内部的一个方法,但是被RPC框架偷梁换柱为远程的一个方法。之间的通信数据可读性不需要好 ,只需要RPC框架能读懂即可,因此效率可以更高。通常使用UDP或者TCP作为通讯协议,当然也可以使用HTTP。

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