RPC概述及grpc框架入门

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本文介绍了RPC的基本概念，包括本地调用与远程调用的区别，以及远程调用中涉及到的Call ID映射、序列化和反序列化、网络传输等问题。接着，文章聚焦于gRPC框架，提到了gRPC基于HTTP2协议，并提供了java官方入门demo的中文版和相关依赖配置。

文章目录

一、RPC介绍
二、grpc框架基础

一、RPC介绍

本地过程调用

RPC就是要像调用本地的函数一样去调远程函数。在研究RPC前，我们先看看本地调用是怎么调的。假设我们要调用函数Multiply来计算lvalue * rvalue的结果:

1 int Multiply(int l, int r) {
2    int y = l * r;
3    return y;
4 }
5 
6 int lvalue = 10;
7 int rvalue = 20;
8 int l_times_r = Multiply(lvalue, rvalue);

那么在第8行时，我们实际上执行了以下操作：

将 lvalue 和 rvalue 的值压栈
进入Multiply函数，取出栈中的值10 和 20，将其赋予 l 和 r
执行第2行代码，计算 l * r ，并将结果存在 y
将 y 的值压栈，然后从Multiply返回
第8行，从栈中取出返回值 200 ，并赋值给 l_times_r

以上5步就是执行本地调用的过程。

远程过程调用带来的新问题

在远程调用时，我们需要执行的函数体是在远程的机器上的，也就是说，Multiply是在另一个进程中执行的。这就带来了几个新问题：

Call ID映射。我们怎么告诉远程机器我们要调用Multiply，而不是Add或者FooBar呢？在本地调用中，函数体是直接通过函数指针来指定的，我们调用Multiply，编译器就自动帮我们调用它相应的函数指针。但是在远程调用中，函数指针是不行的，因为两个进程的地址空间是完全不一样的。所以，在RPC中，所有的函数都必须有自己的一个ID。这个ID在所有进程中都是唯一确定的。客户端在做远程过程调用时，必须附上这个ID。然后我们还需要在客户端和服务端分别维护一个{函数 <–> Call ID} 的对应表。两者的表不一定需要完全相同，但相同的函数对应的Call ID必须相同。当客户端需要进行远程调用时，它就查一下这个表，找出相应的Call ID，然后把它传给服务端，服务端也通过查表，来确定客户端需要调用的函数，然后执行相应函数的代码。
序列化和反序列化。客户端怎么把参数值传给远程的函数呢？在本地调用中，我们只需要把参数压到栈里，然后让函数自己去栈里读就行。但是在远程过程调用时，客户端跟服务端是不同的进程，不能通过内存来传递参数。甚至有时候客户端和服务端使用的都不是同一种语言（比如服务端用C++，客户端用Java或者Python）。这时候就需要客户端把参数先转成一个字节流，传给服务端后，再把字节流转成自己能读取的格式。这个过程叫序列化和反序列化。同理，从服务端返回的值也需要序列化反序列化的过程。
网络传输。远程调用往往用在网络上，客户端和服务端是通过网络连接的。所有的数据都需要通过网络传输，因此就需要有一个网络传输层。网络传输层需要把Call ID和序列化后的参数字节流传给服务端，然后再把序列化后的调用结果传回客户端。只要能完成这两者的，都可以作为传输层使用。因此，它所使用的协议其实是不限的，能完成传输就行。尽管大部分RPC框架都使用TCP协议，但其实UDP也可以，而gRPC干脆就用了HTTP2。Java的Netty也属于这层的东西。

所以，要实现一个RPC框架，其实只需要把以上三点实现了就基本完成了。

Call ID映射可以直接使用函数字符串，也可以使用整数ID。映射表一般就是一个哈希表。
序列化反序列化可以自己写，也可以使用Protobuf或者FlatBuffers之类的。
网络传输库可以自己写socket，或者用asio，ZeroMQ，Netty之类。

下面是RPC调用过程
在这里插入图片描述

二、grpc框架基础

深入了解 gRPC：协议
 HTTP2

java官方入门demo中文版
 github官方地址

在运行官方demo时，需要提前安装protobuf和protoc-gen-grpc-java插件来编译生成javad代码文件，倘若不安装，也可在pom文件中添加以下编译插件

<build>
  <extensions>
    <extension>
      <groupId>kr.motd.maven</groupId>
      <artifactId>os-maven-plugin</artifactId>
      <version>1.5.0.Final</version>
    </extension>
  </extensions>
  <plugins>
    <plugin>
      <groupId>org.xolstice.maven.plugins</groupId>
      <artifactId>protobuf-maven-plugin</artifactId>
      <version>0.5.1</version>
      <configuration>
        <protocArtifact>com.google.protobuf:protoc:3.7.1:exe:${os.detected.classifier}</protocArtifact>
        <pluginId>grpc-java</pluginId>
        <pluginArtifact>io.grpc:protoc-gen-grpc-java:1.21.0:exe:${os.detected.classifier}</pluginArtifact>
      </configuration>
      <executions>
        <execution>
          <goals>
            <goal>compile</goal>
            <goal>compile-custom</goal>
          </goals>
        </execution>
      </executions>
    </plugin>
  </plugins>
</build>

另外，运行DEMO需添加的依赖如下：

<dependency>
  <groupId>io.grpc</groupId>
  <artifactId>grpc-netty-shaded</artifactId>
  <version>1.21.0</version>
</dependency>
<dependency>
  <groupId>io.grpc</groupId>
  <artifactId>grpc-protobuf</artifactId>
  <version>1.21.0</version>
</dependency>
<dependency>
  <groupId>io.grpc</groupId>
  <artifactId>grpc-stub</artifactId>
  <version>1.21.0</version>
</dependency>