远程函数调用，Remote Procedute Calls，简称RPC。RPC需要解决的问题有：完成远程函数的映射，并且将数据转化为字节流，使用网络进行传输

RPC基本概念

IDL文件：IDL通过一种中立的方式来描述接口，使得不同平台上运行的对象和用不同语言编写的程序可以相互通信

生成代码：通过编译工具将IDL文件转换成语言对应的静态库

编解码：从内存中表示到字节序列的转化称之为编码，反之为解码，常称之为序列化和反序列化

通信协议：规范了数据在网络中传输的内容和格式，除了必要的响应请求数据外，通常还会包含额外的元数据

RPC的好处在于：

• 函数职责单一，有利于分工协作和运维开发
• 可扩展性强，可以独立扩充资源，资源使用率更优秀
• 故障隔离，单个服务故障不影响整体，服务的整体可用性更高

但是RPC也带来一定的挑战：

• 如果调用的函数所属的服务宕机应该如何处理
• 调用过程中网络异常，如何保证消息可达
• 请求量突增导致服务无法及时处理，如何应对

这些问题一般由RPC框架来解决

分层设计

以Apache Thrift为例子

编解码层

客户端和服务端通过同一份IDL文件生成不同的语言

其中IDL可采用的文件数据格式有：

• 语言特定格式：许多编程语言都内建了将内存对象编码为字节序列的支持，比如Java的java.io.Serializable序列化格式。缺点是和语言深度绑定了
• 文本格式：JSON\XML\CSV等，具有人类可读性，但是描述不够严谨，而且缺乏模型约束，只能采用文档约束
• 二进制编码：具有跨语言和高性能等优点，比如说Thrift的BinaryProtocal等

以BinaryProtocal为例，他的实现是TLV(Tag-Length-Value)编码，其IDL中的示例如下：

我们可以看到该结构体中的第一行属性，string是它的类型，1是他的编号

那么一个Person(“Martin”,1337,[“daydreaming”, “hacking”])的实例在编码后的字节流如下：

我们可以看到，前4个字节表示的是userName的类型，为string，二进制编码为0b，因为在TLV中11表示string。接下来8个字节为field tag，指明是哪个属性，其中值为00 01，表示1号tag，也就是username；接下来的16字节表示该属性的长度，“Martin”总共6个字符因此长度为6；后面跟着的24字节为“Martin”的ASCII码表示。

第二个favoriteNumber的类型为INT64,长度已经固定，因此不需要指出length。

编码层的选型需要考虑以下因素：

• 兼容性：支持新增字段但不影响老得服务
• 通用性：跨平台跨语言
• 性能：从空间和时间两个维度来考虑

协议层

Thrift协议层通用协议格式：

网络通信层

主要是用SocketAPI进行通信，其中SocketAPI位于应用层和传输层之间

其中SocketAPI执行流程如下

一般开发的时候，一般使用网络库来操作，用于提供易用的API，支持多种协议，并且要求有优异的性能

RPC框架关键指标

稳定性

熔断：保护调用方，防止被调用的服务出现问题而影响整个链路

限流：保护被调用方，防止大流量把服务压垮

超时控制：避免浪费资源在不可用的结点上

另外还有一个很重要的指标：请求成功率
提高成功率的办法：负载均衡和重试

另外需要注意的问题是长尾请求，指的是响应时间明显长于平均的请求，也就是响应时间超过99%的其他请求的请求。

解决长尾请求的方法是响应备份Backup Request。如右图，发送第一次请求后，在t3时间内没有收到请求的时候发送备份请求Request2。t3的值是前99%请求的响应时间。

增加稳定性的手段，比如超时、熔断等，主要是通过注册中间件来实现

易用性

易用性主要特点是：

• 开箱即用：提供合理的默认参数选项、丰富的文档
• 丰富的周边工具：比如提供生成代码工具、脚手架工具

扩展性

能够提供足够多的扩展点，比如：

• 中间件
• Option
• 编解码层和协议层的扩展
• 支持扩展代码生成工具
• 支持自行添加更多的网络传输层协议