Introduction to RPC

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什么是RPC？

RPC，全称为Remote Procedure Call，即远程过程调用，是一种计算机程序的通信协议，常见于分布式计算、后端服务集群部署等场景。遵循C/S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。随着微服务架构在业界的大规模应用，RPC逐渐被大众所熟知（有关RPC的想法至少可以追溯到1976年）。

常见的RPC协议：

gRPC，由Google推出，基于HTTP2协议开发，默认采用Protocol Buffers数据序列化协议，支持C#、C++、Dart、GoLang、Java、Kotlin、Node、Objective-C、PHP、Python、Ruby等一系列语言。
Thrift，由Facebook推出，后捐献给Apache基金会，支持C#、C++、Delphi、ErLang、Haxe、GoLang、Java、Lua、Node、Perl、PHP、Python、Ruby等一些列语言。
bRPC，由Baidu推出，后捐献给Apache基金会，目前仅支持C++。
Dubbo，由Alibaba推出，后捐献给Apache基金会，目前仅支持Java。严格意义来讲Dubbo不属于RPC协议，而是一款RPC框架。
自定义协议，部分大的公司会选择自行开发一套协议来使用，随着上述协议的不断优化和完善，自定义协议出现的也越来越少。

为什么要使用RPC？

随着互联网的普及，大规模的应用越来越多，大企业对于开发效率和软件质量的需求不断的上升，从而衍生出了越来越多的微服务需求。微服务，简而言之就是将一个大的应用拆分为多个独立的小应用。服务的拆分使得多个需求能进行并行开发、测试，减小了各个需求之前的耦合，从而去提升开发效率和软件的质量。

在RPC之前，我们一般采用HTTP(S)协议进行远端调用，但是由于HTTP(S)为无状态协议，不支持长连接（HTTP1.1版本开始支持长连接），每次通信都要进行连接握手等操作，并且需要携带臃肿的Header参数，导致消耗了很多的时间和带宽。RPC协议一般基于TCP/UDP协议，支持长连接，使用特定的压缩编码格式对数据进行传输，从而极大的提升了通信效率和稳定性。

随着微服务架构的广泛使用，远端调用的需求也越来越多，针对HTTP（S）传输协议的消耗也越来越不能让从业人员接受，随之而来的就是对RPC的广泛使用了。

什么时候应该使用RPC？

目前浏览器端尚不支持RPC请求，所以RPC暂时只能应用于服务端。

对于初创公司来说，由于开发人员数量不会过多，不会存在太多并行需求，而是着重于快速迭代，所以一般不会在项目初期就开始使用微服务架构。相比传统web应用架构而言，微服务架构需要大量的基础设置，如注册中心、配置中心、日志链路追踪、服务监控等。

对于中大型公司，开发人员的数量已经充足，此时的需求一般是复杂并且并行的。对于这种场景，传统web应用架构无论是针对开发还是测试人员来说，都不能很好的进行日常工作，所以此阶段将要开始拆分应用，建立微服务架构的一些基础设施。随着服务数量的增多，服务间调用也越来越频繁，此时便会引入RPC协议，以优化服务间调用的效率和稳定性。

注：对于中大型公司的初创项目来说，因为已经存在很好的基础设施，且开发人员也熟悉了微服务架构开发的流程，所以一般在项目初期便会考虑使用微服务架构。

使用哪种RPC协议？

目前存在多种RPC协议，且大多都支持主流的语言，所以针对协议的选择便会造成一定的困扰。一般来讲主要由以下因素决定：

开发语言，变动量越少越好，好的语言生态有较多的组件支持
基础设施，RPC协议并不是孤立存在的，需要大量基础设施支持，保持一致很重要
接入服务，考虑接入方所使用的协议，不然还要单独提供一套接入转发环境
协议效率，常见于Thrift和其它几类协议之间的对比，考虑因素占比较低

基于以上四个因素，考虑语言生态以及不同语言使用者的习惯，所以特定语言选取特定RPC协议的概率较大。如果项目组成员全是Java开发者，则使用Dubbo框架是个不错的选择（使用框架默认支持的协议）；如果项目组成员全是GoLang开发者，则大概率会选用gRPC协议。

gRPC的使用简介

以下内容主要参考gRPC Quick Start，需使用Go 1.11及以上版本。

安装对应的环境依赖

安装go语言支持，访问GoLang官网下载对应系统安装包安装即可。注意部分系统需手工将go/bin路径添加到环境变量中
安装gRPC支持，使用Go Module时非必需
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$ go get -u -v google.golang.org/grpc
安装protoc编译器以生成gRPC服务代码，访问Protobuf Releases页面下载对应protoc-<version>-<platform>.zip，解压，将对应路径添加到环境变量中

安装protoc的go语言支持插件

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$ go install -v google.golang.org/protobuf/cmd/protoc-gen-go@latest
$ go install -v google.golang.org/grpc/cmd/protoc-gen-go-grpc@latest

编写第一个gRPC应用

创建项目

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$ mkdir grpc-demo
$ go mod init grpc-demo

创建protobuf文件grpc-demo/pb/first-grpc.proto，定义gRPC消息传递的必需信息，具体可参考protocol buffers

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syntax = "proto3";  // 声明proto版本
package first_grpc; // 包名，无需显式声明

// 定义一个gRPC服务
service FirstGRPC {
    // 定义gRPC服务支持调用的方法名、参数、响应信息
    rpc TestGRPC (RequestParam) returns (ReplyBody) {}
}

// 定义一个消息的结构，这里为请求数据
message RequestParam {
    string name = 1;
    string value = 2;
}

// 定义一个消息的结构，这里为响应数据
message ReplyBody {
    int32 code = 1;
    string message = 2;
}

使用protoc工具生成上述定义的gRPC服务代码
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$ protoc -I pb/ pb/first-grpc.proto --go_out=plugins=grpc:pb
这里将生成grpc-demo/pb/first-grpc.pb.go文件

编写server端代码grpc-demo/server/main.go

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package main

import (
    "context"
    "fmt"
    "google.golang.org/grpc"
    firstGRPC "grpc-demo/pb"
    "net"
)

type FirstGRPCServer struct {
    firstGRPC.UnimplementedFirstGRPCServer
}

func (firstGRPCServer *FirstGRPCServer) TestGRPC(ctx context.Context, requestParam *firstGRPC.RequestParam) (
    *firstGRPC.ReplyBody, error) {
    fmt.Println("requestParam:", requestParam.String())
    return &firstGRPC.ReplyBody{Code: 0, Message: "first gRPC call success"}, nil
}

func main() {
    listenAddress, err := net.Listen("tcp", "127.0.0.1:80")
    if err != nil {
        fmt.Println("failed to listen:", err)
        return
    }
    fmt.Println("listen success")

    gRPCServer := grpc.NewServer()
    firstGRPC.RegisterFirstGRPCServer(gRPCServer, &FirstGRPCServer{})
    if err := gRPCServer.Serve(listenAddress); err != nil {
        fmt.Println("failed to server:", err)
        return
    }
}

编写client端代码grpc-demo/client/main.go

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package main

import (
    "context"
    "fmt"
    "google.golang.org/grpc"
    firstGRPC "grpc-demo/pb"
    "os"
    "time"
)

const (
    serverAddress = "127.0.0.1:80"
)

func main() {
    conn, err := grpc.Dial(serverAddress, grpc.WithInsecure(), grpc.WithBlock())
    if err != nil {
        fmt.Println("connect serverAddress failed error:", err)
        return
    }
    defer conn.Close()
    gRPCClient := firstGRPC.NewFirstGRPCClient(conn)

    paramName := "defaultName"
    paramValue := "defaultValue"
    if len(os.Args) > 2 {
        paramName = os.Args[1]
        paramValue = os.Args[2]
    }
    ctx, cancel := context.WithTimeout(context.Background(), time.Second)
    defer cancel()
    gRPCResponse, err := gRPCClient.TestGRPC(ctx, &firstGRPC.RequestParam{Name: paramName, Value: paramValue})
    if err != nil {
        fmt.Println("call TestGRPC failed error:", err)
        return
    }
    fmt.Println("call TestGRPC success res:", gRPCResponse.GetMessage())
}

测试

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# 编译server端代码，生成可执行文件
$ go build -o server/server server/main.go

# 编译client端代码，生成可执行文件
$ go build -o client/client client/main.go

# 启用server端代码
$ ./server/server

# 启用client端代码
$ ./client/client

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