分布式系统中的必备良药 —— RPC

2017-12-18 本文已影响9人跨界架构师

一、前言

在上一篇分布式系统系列中《分布式系统中的必备良药 —— 服务治理》中阐述了服务治理的一些概念，那么与服务治理配套的必然会涉及到RPC框架。在当前互联网的大背景下，RPC的运用应该大家或多或少都有涉及，国内外的RPC框架也是百花齐放。那么各个RPC框架各自有什么特点，另外RPC的核心点又是哪些，我们该如何去选择是本文需要讲述的内容。本文会围绕.Net技术栈来展开，暂不讨论诸如dubbo之类对.Net 不太友好的框架。

二、成熟的解决方案

1.Google.gRpc（https://github.com/grpc/grpc）

大名鼎鼎的Google出品的RPC框架，基于Http2设计，支持双向流、消息头压缩、单 TCP 的多路复用、服务端推送等特性，这些特性使得 gRPC 在移动端设备上更加省电和节省网络流量。使用的时候需要通过定义proto文件生成客户端和服务端代码，可以跨平台（客户端和服务端生成代码时使用不同的语言）。如果大家已经被微软宠惯了，那么是不太习惯以一个纯txt方式编辑这个proto文件的，毕竟全部需要手打 ╮(╯_╰)╭

2.Facebook.Thrift（https://github.com/apache/thrift）

同样是大厂Facebook出品的RPC框架，使用方式和gRpc类似，需要通过定义.thrift文件生成客户端和服务端代码，可以跨平台（客户端和服务端生成代码时使用不同的语言）。Thrift的缺点是无法生成async，await，Task之类的泛型代码，这个对于当下大背景来说有一定的局限性（如果有小伙伴知道如何解决此问题，感谢赐教）。Thrift最大的特点是5种适用不同场景的服务模型，一图胜千言，直接上图，见图1：

【图1】

但是遗憾的是Apache在.Net下提供的实现并不是上面的5种模式，仅仅3种（TSimpleServer、TThreadPoolServer、TThreadedServer），特别是在Java下大规模宣传的NIO模式没有提供实现。

3.Orleans（http://dotnet.github.io/orleans/）

这是微软在2015开源的构建分布式应用的框架。（什么意思？那它是RPC框架么？）我想这是大部分对Orleans不熟悉的同学的疑问，实际上Orleans的层次比RPC框架更高，它不仅仅解决了远程调用问题，其内部还包含了服务发现、负载均衡、高可用等一些处理机制。一般用Akka（有.net版本 Akka.net）和它对标，都是基于Actor模型设计的分布式框架，顺手附上一篇经典的对比文章：https://github.com/akka/akka-meta/blob/master/ComparisonWithOrleans.md。Orleans最大的特点就是微软一向的风格，高度封装，提高生产力。面向OOP的设计，便于使用，大家可以在文末下载Demo感受一下，手感和WCF比较类似。

4.WCF

这应该是.net系下做分布式系统开发中的RPC标配了，随着.net framework3.5在2007年推出，可谓功能丰富，而且支持的协议相比其它框架也是最多（没有之一）。

5.WebApi

这是随着VS2012一起推出的REST化API的一项web服务。近几年随着整个大环境的变化，逐渐有代替WCF的趋势。跨平台（特别是针对移动端有很大优势）、便于开放共享和测试是他相对WCF的最大优势。

三、剖析

上面的这些框架说不上孰优孰劣，都有各自适用的场景。那么我们来刨析一下如果要选择哪个RPC框架更适合的话从何处入手。一个RPC框架核心的概念是下面几个：

网络协议：

这是RPC框架的核心，面向什么协议去设计，基本上也已经决定了框架最理想的适用场景了。协议又分为2个大类，分别对应OSI七层模型的应用层（http协议、ftp协议等）和传输层（tcp协议、udp协议）。这其中的协议又有各自的特点，这里就不展开说了。当然有些框架将协议这层做成可适配的，比如WCF（不同协议）、thrift（同协议不同实现），那么他们的覆盖场景肯定就更多，但是相应的框架的实现复杂度肯定也是相应增加，需要考虑是否能接收这带来的额外成本。

序列化方式：

序列化一般从3个维度去考虑，数据大小、可读性、传输效率（序列化反序列所消耗的时间）。属于可读性较好的序列化比如Json；属于数据压缩比比较好的序列化比如Protobuf；属于传输效率高的序列化比如MessageShark、MessagePack、Protobuf等。对于对性能十分执着的小伙伴们，这里有一份转载的基准测试报告，连接附上：https://www.cnblogs.com/shanyou/p/3294201.html。大部分的框架都会序列化这层做成可适配的，相对网络协议，对序列化的个性化迫求是更强烈的。

四、性能测试

测试环境如下：

CPU：I5-4300U 1.90GHz 2.50GHz

内存：8G

策略：10000次调用发送封装world字符串的对象HelloRequest，并等待接收返回封装Hello world字符串的HelloReply对象。

网络：数据较小+本地调用，网络不是问题。想进一步测试局域网和大数据的可以基于文末的Demo项目自行改造。

这里需要提一下，WCF的测试使用了http和tcp2种常见的模式，针对webapi的访问使用了HttpClient和HttpWebRequest2种方式。另外值得注意的是，由于Thrift和HttpWebRequest不支持多线程复用同一个实例，故在测试中都是使用每次实例化的方式进行（包括线程数1的时候）。

由于数据比较多，直接付上2个动图，想进一步分析的可以在文末下载excel自行解决~。见图2，图3：