C++远程调用组件库JsonRpc（一）项目背景、核心概念与环境搭建

C++远程调用组件库JsonRpc（一）项目背景、核心概念与环境搭建

• 项目背景和意义
• 一、什么是RPC？
• 二、什么是JsonRpc？
• 三、RPC的工作原理
• 四、本地调用和远程调用的区别
• 五、一个完整的RPC框架需要什么？
• 六、技术选型
• 七、muduo库讲解
• • [7.1 muduo是什么？](#7.1 muduo是什么？)
  • [7.2 为什么RPC项目需要muduo？](#7.2 为什么RPC项目需要muduo？)
  • [7.3 muduo和我们项目的关系](#7.3 muduo和我们项目的关系)
• 八、开发环境搭建
• • [8.1 系统环境](#8.1 系统环境)
  • [8.2 基础编译工具](#8.2 基础编译工具)
  • [8.3 安装项目依赖库](#8.3 安装项目依赖库)
  • [8.4 编译安装muduo网络库](#8.4 编译安装muduo网络库)

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项目背景和意义

假设我们正在写一个分布式系统，部署在两台服务器上：

• 服务器A：跑着AI模型推理服务（GPU服务器，算力强）
• 服务器B：跑着Web后端（处理用户请求、管理会话、查数据库）

现在有一个需求：用户发一条消息，服务器B需要调用服务器A上的模型来生成回复。

• 你会怎么做？

最原始的办法：服务器B用HTTP库发一个POST请求到服务器A，服务器A处理后返回结果。

• 听起来简单，但写起来麻烦------
• 你得手动拼URL、序列化参数为JSON、处理HTTP状态码、反序列化响应、处理网络超时、如果服务器A挂了还得写重试逻辑......

这些和我们的业务逻辑完全无关，但我们必须写，不写就跑不起来。

这就是RPC要解决的问题

一、什么是RPC？

RPC 全称 Remote Procedure Call（远程过程调用）。

• 它的核心目标就一句话：让你在A机器上，像调用本地函数一样调用B机器上的函数，不用关心网络传输、数据序列化这些底层细节。

我们对比一下

本地调用：

int res = add(1, 2);   // add函数和调用方在同一个进程里，直接执行

RPC调用（理想情况）：

int res = remote_add(1, 2);  // remote_add的函数体运行在另一台服务器上

这一个函数里虽然看起来和本地函数用法一模一样，但是他的背后自动完成了网络传输、参数序列化、结果回传

RPC的本质，就是把"跨机器的网络通信"伪装成"同一进程内的函数调用"。

二、什么是JsonRpc？

RPC只是一种思想，它不是具体的代码

• 要实现RPC，我们需要一套协议规范来规定请求和响应的格式。

JsonRpc就是其中一种轻量级的协议规范，它的特点：

• 用JSON序列化数据：可读性强，跨语言支持好
• 基于TCP或HTTP传输：简单通用
• 无状态、轻量：没有XML-RPC那么重的格式，也没有gRPC那么多的依赖（protobuf、HTTP2等）

举个例子，一次JsonRpc调用的请求长这样：

{
    "jsonrpc": "2.0",
    "method": "add",
    "params": [1, 2],
    "id": 1
}

服务端处理后返回：

{
    "jsonrpc": "2.0",
    "result": 3,
    "id": 1
}

请求和响应都是纯JSON字符串，任何语言都能解析。 这就是JsonRpc跨语言能力的来源。

我们说的"C++远程调用组件库"，就是基于JsonRpc协议，用C++封装完整的一组RPC通信能力的工具库。

三、RPC的工作原理

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四、本地调用和远程调用的区别

我们看下面这张表，就明白了本地调用和远程调用的区别

维度	本地调用	RPC远程调用
执行位置	同一进程/同一台机器	不同进程/不同机器
通信方式	直接内存跳转、寄存器/栈传参	网络传输数据（TCP）
延迟	纳秒级，无网络开销	毫秒级，取决于网络环境
传参限制	支持指针、引用、复杂内存对象	不能传指针（远端内存地址无意义）
序列化	不需要（二进制兼容）	必须（参数转成JSON/二进制流）
异常处理	只需处理函数内部逻辑错误	还要处理网络断开、超时、远端进程崩溃

RPC的目标不是让远程调用和本地调用完全一样（物理上不可能），而是让开发者在写代码时不用关心网络层的存在。

五、一个完整的RPC框架需要什么？

• 根据现代分布式系统的要求，一个功能完整的RPC框架需要具备以下能力：

第一层：通信基础

• 序列化协议 （JSON / Protobuf / MessagePack）
• 通信协议 （TCP / HTTP / HTTP2）
• 连接复用 （长连接，避免频繁握手）

第二层：服务治理

• 服务注册 （服务启动时向注册中心报到）
• 服务发现 （客户端从注册中心找到服务地址）
• 负载均衡 （多实例时选一个健康的节点）
• 服务监控 （调用量、延迟、错误率统计）

第三层：调用模式

• 同步调用 （发请求，阻塞等结果）
• 异步调用 （发请求，结果回来时通知我）
• 订阅/推送 （服务端主动向客户端推送消息）

六、技术选型

本项目的技术栈：

功能	选择的库	为什么选它
JSON序列化	JsonCpp	C++领域最轻量的JSON库之一，语法直观
网络通信	muduo	Reactor模式、非阻塞IO、高并发
构建工具	CMake	跨平台标准
语言	C++17	性能硬实力 + 支持现代特性

七、muduo库讲解

• 这是本项目最重要的底层依赖

7.1 muduo是什么？

muduo是一个基于Reactor模式的C++网络库，由陈硕（chenshuo）开发。

它的设计哲学：one loop per thread（一个线程一个事件循环），每个I/O线程运行一个事件循环，监听并处理该线程负责的所有socket事件。

• muduo库项目地址：https://github.com/chenshuo/muduo

7.2 为什么RPC项目需要muduo？

RPC框架的核心是网络通信------客户端和服务端之间要发请求、收响应。

如果我们这块从头手写...

• 创建socket、bind、listen、accept、connect......全是系统调用
• 用epoll/poll管理成百上千个连接的事件
• 处理TCP的粘包、半包问题
• 设计线程模型，让多个连接并发处理
• 写定时器处理超时逻辑

但每个项目都重新写一遍完全是浪费时间浪费精力

muduo帮我们把这些底层的脏活累活全干了。 我们只需要关注RPC协议本身：怎么组织请求和响应、怎么注册服务、怎么路由调用。

7.3 muduo和我们项目的关系

我们的JsonRpc组件库
    │
    ├── 序列化层：JsonCpp（把C++对象 <--> JSON字符串）
    ├── 协议层：自己实现（JsonRpc 2.0 规范）
    └── 传输层：muduo（负责TCP建连、收发数据、事件循环）

muduo负责"怎么把数据从A机器传到B机器"，我们的RPC层负责"传过去的数据是什么格式、代表什么含义"。

• 这就是分层设计的优势：各层职责清晰，可以独立替换。假如以后想换成gRPC的HTTP2传输，只需要替换传输层，RPC协议层完全不动。

八、开发环境搭建

8.1 系统环境

本项目基于 Ubuntu 24.04 LTS 开发。

8.2 基础编译工具

sudo apt install -y \
g++ \
make \
cmake \
git \
gdb \
wget \
lrzsz

• g++：C++11编译器
• make/cmake：构建工具
• git：版本管理
• gdb：调试工具
• wget：命令行下载文件
• lrzsz：Linux文件传输工具（sz/rz命令）

8.3 安装项目依赖库

sudo apt install -y \
libjsoncpp-dev \
libboost-all-dev \
zlib1g-dev

• jsoncpp：JSON序列化与反序列化
• boost：muduo网络库的强制依赖
• zlib：muduo编译时需要

8.4 编译安装muduo网络库

muduo没有apt安装包，需要从源码编译。注意：Ubuntu 24有几个兼容性问题，必须按下面的步骤来。

# 1. 克隆muduo源码
git clone https://github.com/chenshuo/muduo.git

# 2. 进入源码目录
cd muduo

# 3. Ubuntu 24 专属修复（跳过这步会编译报错！）
sed -i 's/std::unary_function/std::__unary_function/g' muduo/base/TimeZone.cc

# 4. 编译（只编译C++核心部分，不编译protobuf相关）
./build.sh -j4

# 5. 安装到系统目录
sudo ./build.sh install

安装完成后，muduo的头文件和库文件会分别安装到：

/usr/local/include/muduo/       # 头文件
/usr/local/lib/libmuduo_*.a    # 静态库文件

CMake项目中使用时，只需在CMakeLists.txt里加上：

find_package(muduo REQUIRED)
target_link_libraries(your_project muduo_net muduo_base)

以上就是本篇的内容，下一篇我们将详细讲解Muduo库及其知识点

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