一文搞懂 RPC：从原理到实践，构建高效分布式系统的基础
一文搞懂 RPC：从原理到实践，构建高效分布式系统的基础
在微服务架构盛行的今天，RPC（Remote Procedure Call，远程过程调用）是后端开发者绕不开的重要话题。从Dubbo到gRPC，从服务治理到接口契约，理解并掌握RPC是迈向高阶工程师的必经之路。本文将从五个方面系统讲解RPC的全貌：认识RPC、RPC调用流程、HTTP与RPC的区别、如何设计一个RPC框架以及gRPC与RPC的关系。
一、认识 RPC：跨进程通信的优雅抽象
1. 什么是 RPC？
RPC（远程过程调用）是一种使你像调用本地函数一样调用远程服务的通信机制。它隐藏了通信细节，让调用者像使用普通方法一样调用分布式系统中的服务。
2. 核心目标：
- 抽象通信过程：隐藏底层网络请求、序列化逻辑；
- 提升开发体验：开发者无需关心远程 or 本地；
- 增强系统模块化：使服务之间解耦，便于维护与扩展。
所以RPC的作用体现在两个方面：
- 屏蔽远程调用跟本地调用的区别，让我们感觉就是调用项目内的方法；
- 隐藏底层网络通信的复杂性，让我们更专注于业务逻辑。
3. 典型应用场景：
- 微服务之间接口调用；
- 多语言通信（如 Java 服务调用 Python 服务）；
- 高性能服务网格、服务注册与发现（如使用 Nacos、Consul、Zookeeper）。
二、RPC 调用流程：隐藏在函数调用背后的魔法
虽然我们表面上只是“调用了一个函数”，但背后发生了大量的工程操作：
🔁 完整流程如下：
1. 客户端调用 Stub（代理）方法
- 像本地调用一样触发远程调用逻辑。
2. 参数序列化（Serialization）
- 将方法名、参数等转为二进制格式（如 JSON、ProtoBuf、Thrift）。
3. 网络传输
- 通过 TCP 或 HTTP 将请求发送到目标服务地址。
4. 服务端解码与路由
- 反序列化请求，根据服务名/方法名定位具体实现并执行。
5. 结果编码与返回
- 将返回值序列化后通过网络返回客户端。
6. 客户端接收结果
- 客户端反序列化返回值，并呈现为方法调用的结果。
☁️ 图示简化流程：
三、HTTP 与 RPC 的区别
虽然 HTTP 也用于服务之间的通信，但 HTTP 与 RPC 并不等价，下面我们来对比两者的差异：
维度 | HTTP 接口调用 | RPC 调用 |
|---|---|---|
协议 | 基于 HTTP 协议（通常是 REST） | 通常基于 TCP / 自定义协议 / HTTP2 |
请求格式 | 通常为 JSON | JSON、Protobuf、Thrift、MsgPack 等 |
调用方式 | 显式调用 URL + 方法 | 像调用本地函数一样（隐藏地址） |
强类型支持 | 弱（取决于框架） | 强（通过接口契约生成代码） |
性能 | 低（文本 + 请求冗长） | 高（序列化高效，连接持久） |
接口文档维护 | Swagger 等需手动维护 | 自动生成（IDL） |
多语言支持 | 通常需配合 REST 客户端库 | 高度支持跨语言 |
✅ 总结：
- HTTP 更通用，开放性强，适合对外服务调用；
- RPC 更高性能、可控性更强，适合微服务内部通信。
四、设计一个 RPC 框架：从 0 到 1 的系统工程
在一次完整的 RPC 调用中，客户端会首先调用本地生成的 Stub（代理类）方法，这个 Stub 看似是一个普通的接口实现，实则内部封装了远程调用逻辑。调用发生后，Stub 会将方法名、参数类型和参数值等信息封装为一个
RpcRequest
对象，并交由序列化组件将其编码为二进制字节流。接着，这段字节流会通过网络传输模块发送到服务端，通常通过 TCP 长连接或基于 HTTP/HTTP2 的请求进行传输。
服务端监听指定端口接收到请求后，会对接收到的字节流进行反序列化，还原为
RpcRequest
对象，然后根据其中携带的接口名与方法名在本地服务注册表中查找对应的实现类。通过反射或其他执行机制，服务端调用目标方法并获取执行结果，再将该结果封装成
RpcResponse
，完成序列化后通过原连接发送回客户端。
客户端收到响应后，首先对字节流进行反序列化，解析出调用结果或异常信息，并将其返回给调用方。至此，整个调用链完成，看似只是一次普通的方法调用，实则经历了序列化、网络传输、服务路由、方法执行与结果回传等多个复杂环节。
作为一个工程师，要深入理解 RPC，最好的方式是亲手设计一个简化版的 RPC 框架。
👇 核心模块组成：
1. 通信模块（Transport）
- 建立连接（TCP / Netty / HTTP2）
- 维护连接池，支持超时、断线重连
2. 协议设计（Protocol）
- 定义数据结构：请求头、请求体、响应码
- 支持多种序列化协议：JSON、Protobuf、Kryo
3. 服务注册与发现
- 注册中心（如 Zookeeper、Nacos）；
- 服务上线下线动态发现
4. 负载均衡与容错
- 负载策略：轮询、最小连接数、权重随机；
- 容错策略：重试、熔断、降级、限流
5. Stub 生成工具（代码生成器）
- 根据 IDL（接口定义语言）自动生成客户端和服务端代码
- 常见：Protobuf、Thrift
6. 监控与链路追踪
- 接入 Prometheus / Zipkin / SkyWalking 等；
- 记录每次调用的时间、状态、调用链信息。
五、gRPC 与 RPC 的关系：Google 标准化方案的崛起
🧠 什么是 gRPC？
gRPC 是 Google 开源的高性能、通用的RPC 框架，基于 HTTP/2 和 Protobuf，具备跨语言、强类型、高效率等特性。
🚀 特点一览：
- 使用Protocol Buffers作为接口定义语言；
- 基于HTTP/2协议，支持多路复用、流式传输；
- 提供代码生成工具，自动生成客户端和服务端 Stub；
- 支持双向流通信、认证、安全；
- 官方支持多语言：Go、Java、Python、C++、Node.js 等。
✅ 为什么选择 gRPC？
特性 | gRPC 优势 |
|---|---|
性能 | Protobuf + HTTP/2，实现低延迟高吞吐 |
多语言 | 跨语言开发极为友好，适用于多语言团队 |
工具链 | 自动生成代码，快速开发、测试、部署 |
安全 | 支持 TLS、token 认证机制 |
可扩展性 | 支持拦截器、元数据传递、负载均衡、流式处理等 |