常用的RPC框架介紹以及示例

RPC簡介

RPC（Remote Procedure Call Protocol）遠程過程調用協議。一個通俗的描述是：客戶端在不知道調用細節的情況下，調用存在於遠程計算機上的某個對象，就像調用本地應用程序中的對象一樣。比較正式的描述是：一種通過網絡從遠程計算機程序上請求服務，而不需要了解底層網絡技術的協議。那麼我們至少從這樣的描述中挖掘出幾個要點：

RPC是協議：既然是協議就只是一套規範，那麼就需要有人遵循這套規範來進行實現。目前典型的RPC實現包括：Dubbo、Thrift、GRPC、Hetty等。這裏要說明一下，目前技術的發展趨勢來看，實現了RPC協議的應用工具往往都會附加其他重要功能。
網絡協議和網絡IO模型對其透明：既然RPC的客戶端認爲自己是在調用本地對象。那麼傳輸層使用的是TCP/UDP還是HTTP協議，又或者是一些其他的網絡協議它就不需要關心了。既然網絡協議對其透明，那麼調用過程中，使用的是哪一種網絡IO模型調用者也不需要關心。
信息格式對其透明：我們知道在本地應用程序中，對於某個對象的調用需要傳遞一些參數，並且會返回一個調用結果。至於被調用的對象內部是如何使用這些參數，並計算出處理結果的，調用方是不需要關心的。那麼對於遠程調用來說，這些參數會以某種信息格式傳遞給網絡上的另外一臺計算機，這個信息格式是怎樣構成的，調用方是不需要關心的。
應該有跨語言能力：爲什麼這樣說呢？因爲調用方實際上也不清楚遠程服務器的應用程序是使用什麼語言運行的。那麼對於調用方來說，無論服務器方使用的是什麼語言，本次調用都應該成功，並且返回值也應該按照調用方程序語言所能理解的形式進行描述。

爲什麼要用RPC

其實這是應用開發到一定的階段的強烈需求驅動的。

如果我們開發簡單的單一應用，邏輯簡單、用戶不多、流量不大，那我們用不着；
當我們的系統訪問量增大、業務增多時，我們會發現一臺單機運行此係統已經無法承受。此時，我們可以將業務拆分成幾個互不關聯的應用，分別部署在各自機器上，以劃清邏輯並減小壓力。此時，我們也可以不需要RPC，因爲應用之間是互不關聯的。
當我們的業務越來越多、應用也越來越多時，自然的，我們會發現有些功能已經不能簡單劃分開來或者劃分不出來。此時，可以將公共業務邏輯抽離出來，將之組成獨立的服務Service應用。而原有的、新增的應用都可以與那些獨立的Service應用交互，以此來完成完整的業務功能。所以此時，我們急需一種高效的應用程序之間的通訊手段來完成這種需求，所以你看，RPC大顯身手的時候來了！
其實3描述的場景也是服務化、微服務和分佈式系統架構的基礎場景。即RPC框架就是實現以上結構的有力方式。

常用的RPC框架

目前常用的RPC框架如下：

Thrift：thrift是一個軟件框架，用來進行可擴展且跨語言的服務的開發。它結合了功能強大的軟件堆棧和代碼生成引擎，以構建在 C++, Java, Python, PHP, Ruby, Erlang, Perl, Haskell, C#, Cocoa, JavaScript, Node.js, Smalltalk, and OCaml 這些編程語言間無縫結合的、高效的服務。
Dubbo：Dubbo是一個分佈式服務框架，以及SOA治理方案。其功能主要包括：高性能NIO通訊及多協議集成，服務動態尋址與路由，軟負載均衡與容錯，依賴分析與降級等。 Dubbo是阿里巴巴內部的SOA服務化治理方案的核心框架，Dubbo自2011年開源後，已被許多非阿里系公司使用。
Spring Cloud：Spring Cloud由衆多子項目組成，如Spring Cloud Config、Spring Cloud Netflix、Spring Cloud Consul 等，提供了搭建分佈式系統及微服務常用的工具，如配置管理、服務發現、斷路器、智能路由、微代理、控制總線、一次性token、全局鎖、選主、分佈式會話和集羣狀態等，滿足了構建微服務所需的所有解決方案。Spring Cloud基於Spring Boot, 使得開發部署極其簡單。
gRPC: 一開始由 google 開發，是一款語言中立、平臺中立、開源的遠程過程調用(RPC)系統。

Thrift實例

Php rpc 服務端提供計算器服務（加減乘除），Java rpc 客戶端通過 thrift api 對其進行調用。改編自thrift官方教程，主要是爲了看起來更加簡單。

編寫接口描述文件 calculator.thrift

namespace java app.rpc.learn
namespace php App.Rpc.Learn

enum Operation {
  ADD = 1,
  SUBTRACT = 2,
  MULTIPLY = 3,
  DIVIDE = 4
}

exception InvalidOperation {
  1: i32 whatOp,
  2: string why
}

service Calculator {
   double calculate(1:double num1, 2:double num2, 3:Operation op) throws (1:InvalidOperation ouch),
}

使用 thrift編譯器生成 PHP服務端及Java客戶端基礎代碼

// 服務端命令
thrift -gen php:server calculator.thrift 

// 客戶端命令
thrift -gen java calculator.thrift

php 服務端實現計算器服務

<?php


namespace App\Services;

use App\Rpc\Learn\CalculatorIf;
use App\Rpc\Learn\Operation;
use App\Rpc\Learn\InvalidOperation;


class CalculatorService implements CalculatorIf {
    /**
     * @param double $num1
     * @param double $num2
     * @param int $op
     * @return double
     * @throws InvalidOperation
     */
    public function calculate($num1, $num2, $op) {
        switch ($op) {
            case Operation::ADD:
                $val = $num1 + $num2;
                break;
            case Operation::SUBTRACT:
                $val = $num1 - $num2;
                break;
            case Operation::MULTIPLY:
                $val = $num1 * $num2;
                break;
            case Operation::DIVIDE:
                if ($num2 == 0) {
                    $io = new InvalidOperation();
                    $io->whatOp = $op;
                    $io->why = "Cannot divide by 0";
                    throw $io;
                }
                $val = $num1 / $num2;
                break;
            default:
                $io = new InvalidOperation();
                $io->whatOp = $op;
                $io->why = "Invalid Operation";
                throw $io;
        }
        return $val;
    }
}

搭建並開啓服務
本文使用了laravel 5.8 框架來搭建php rpc服務器，由composer管理系統依賴，爲了引入 thrift 依賴，在項目根目錄下執行以下命令即可：

composer create-project laravel/laravel Laravel5
cd Larvavel5
composer require apache/thrift

編寫 RpcController：

<?php


namespace App\Http\Controllers;


use App\Rpc\Learn\CalculatorProcessor;
use App\Services\CalculatorService;
use Illuminate\Http\Request;
use Thrift\Protocol\TBinaryProtocol;
use Thrift\Transport\TBufferedTransport;
use Thrift\Transport\TPhpStream;

class RpcController extends Controller
{
    function handleRequest(Request $request) {
        header('Content-Type', 'application/x-thrift');
        $handler = new CalculatorService();
        $processor = new CalculatorProcessor($handler);

        $transport = new TBufferedTransport(new TPhpStream(TPhpStream::MODE_R | TPhpStream::MODE_W));
        $protocol = new TBinaryProtocol($transport, true, true);

        $transport->open();
        $processor->process($protocol, $protocol);
        $transport->close();
    }
}

在 routes/api.php 文件中配置路由：

Route::post('/rpc', [
    'as' => 'rpc',
    'uses' => 'RpcController@handleRequest'
]);

在項目根目錄下執行以下命令啓動測試服務器：

Laravel5> php artisan serve

編寫 Java rpc 客戶端
thrift 0.11.0 版本目前尚未加入maven 倉庫，因此使用以下方式將無法下載到thrift 0.11.0版本的依賴包

<dependency>
  <groupId>org.apache.thrift</groupId>
  <artifactId>libthrift</artifactId>
  <version>0.12.0</version>
</dependency>

目前如果要使用0.11.0版，在編譯構建thrift源代碼後，lib/java/build 目錄下有所有需要依賴的jar包，將其加入類路徑即可。

該例子中的客戶端代碼非常簡單：

package app;

import org.apache.thrift.protocol.TBinaryProtocol;
import org.apache.thrift.protocol.TProtocol;
import org.apache.thrift.transport.THttpClient;
import org.apache.thrift.transport.TTransport;

import app.rpc.learn.Calculator;
import app.rpc.learn.InvalidOperation;
import app.rpc.learn.Operation;

public class RpcClient {

    public static void main(String[] args) {
        TTransport transport = null;
        try {
            transport = new THttpClient("http://localhost:8000/api/rpc");
            TProtocol protocol = new TBinaryProtocol(transport, true, true);
            Calculator.Client rpcCalculator = new Calculator.Client(protocol);
            System.out.println("Start Access Calculate Service From PHP Rpc Server...");
            System.out.print("12 + 5 = ");
            System.out.println(rpcCalculator.calculate(12, 5, Operation.ADD));
            System.out.print("12 - 5 = ");
            System.out.println(rpcCalculator.calculate(12, 5, Operation.SUBTRACT));
            System.out.print("12 * 5 = ");
            System.out.println(rpcCalculator.calculate(12, 5, Operation.MULTIPLY));
            System.out.print("12 / 5 = ");
            System.out.println(rpcCalculator.calculate(12, 5, Operation.DIVIDE));
            System.out.print("1 / 0 = ");
            System.out.println(rpcCalculator.calculate(1, 0, Operation.DIVIDE));
        } catch (InvalidOperation e) {
            System.out.println("Exception: " + e.why);
        } catch (Exception e) {
            System.out.println(e.getMessage());
        } finally {
            if (transport != null) {
                transport.close();
            }
        }   
    }
}

運行結果：

Start Access Calculate Service From PHP Rpc Server...
12 + 5 = 17.0
12 - 5 = 7.0
12 * 5 = 60.0
12 / 5 = 2.4
1 / 0 = Exception: Cannot divide by 0

本文設計的全部源代碼，可以從這裏下載。

https://download.csdn.net/download/robinhunan/12466402

常用的RPC框架介紹以及示例

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爲什麼要用RPC

常用的RPC框架

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