虾皮二面：既然有 HTTP 协议，为什么还要有 RPC?

╰半橙微兮° 2023-10-01 23:13 67阅读 0赞

分享一道群友面试虾皮遇到的 RPC 基础面试题。

下面是正文。

我想起了我刚工作的时候，第一次接触 RPC 协议，当时就很懵，我 HTTP 协议用的好好的，为什么还要用 RPC 协议？

于是就到网上去搜。

不少解释显得非常官方，我相信大家在各种平台上也都看到过，解释了又好像没解释，都在**用一个我们不认识的概念去解释另外一个我们不认识的概念**，懂的人不需要看，不懂的人看了还是不懂。

这种看了，又好像没看的感觉，云里雾里的很难受，**我懂**。

为了避免大家有强烈的**审丑疲劳**，今天我们来尝试重新换个方式讲一讲。

### 从 TCP 聊起 ###

作为一个程序员，假设我们需要在 A 电脑的进程发一段数据到 B 电脑的进程，我们一般会在代码里使用 socket 进行编程。

这时候，我们可选项一般也就**TCP 和 UDP 二选一。TCP 可靠，UDP 不可靠。**除非是马总这种神级程序员（早期 QQ 大量使用 UDP），否则，只要稍微对可靠性有些要求，普通人一般无脑选 TCP 就对了。

类似下面这样。

fd = socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);

其中`SOCK_STREAM`，是指使用**字节流**传输数据，说白了就是**TCP 协议**。

在定义了 socket 之后，我们就可以愉快的对这个 socket 进行操作，比如用`bind()`绑定 IP 端口，用`connect()`发起建连。

![f478ffa35b5849191ba4189468b1dcf9.png][]

握手建立连接流程

在连接建立之后，我们就可以使用`send()`发送数据，`recv()`接收数据。

光这样一个纯裸的 TCP 连接，就可以做到收发数据了，那是不是就够了？

不行，这么用会有问题。

### 使用纯裸 TCP 会有什么问题 ###

八股文常背，TCP 是有三个特点，**面向连接**、**可靠**、基于**字节流**。

![534d925afb074be0bd99539466495825.jpeg][]

TCP是什么

这三个特点真的概括的**非常精辟**，这个八股文我们没白背。

每个特点展开都能聊一篇文章，而今天我们需要关注的是**基于字节流**这一点。

字节流可以理解为一个双向的通道里流淌的二进制数据，也就是**01 串**。纯裸 TCP 收发的这些 01 串之间是**没有任何边界**的，你根本不知道到哪个地方才算一条完整消息。

![aeb8f9dbb90b4f50b3c4466ddb82ee0e.jpeg][]

01二进制字节流

正因为这个没有任何边界的特点，所以当我们选择使用 TCP 发送**"夏洛"和"特烦恼"**的时候，接收端收到的就是**"夏洛特烦恼"**，这时候接收端没发区分你是想要表达**"夏洛"+"特烦恼"**还是**"夏洛特"+"烦恼"**。

![dc9b22a8eb5c4213950f8c5abd4d6140.jpeg][]

消息对比

这就是所谓的**粘包问题**，之前也写过一篇专门的[文章][Link 1]聊过这个问题。

说这个的目的是为了告诉大家，纯裸 TCP 是不能直接拿来用的，你需要在这个基础上加入一些**自定义的规则**，用于区分**消息边界**。

于是我们会把每条要发送的数据都包装一下，比如加入**消息头**，消息头里写清楚一个完整的包长度是多少，根据这个长度可以继续接收数据，截取出来后它们就是我们真正要传输的**消息体**。

![c2b413f1dc744850932d7b86cfb92cbd.jpeg][]

消息边界长度标志

而这里头提到的**消息头**，还可以放各种东西，比如消息体是否被压缩过和消息体格式之类的，只要上下游都约定好了，互相都认就可以了，这就是所谓的**协议。**

每个使用 TCP 的项目都可能会定义一套类似这样的协议解析标准，他们可能**有区别，但原理都类似**。

**于是基于 TCP，就衍生了非常多的协议，比如 HTTP 和 RPC。**

### HTTP 和 RPC ###

#### RPC 其实是一种调用方式 ####

我们回过头来看网络的分层图。

![e425851c6332417db6b70940922e1884.jpeg][]

四层网络协议

**TCP 是传输层的协议**，而基于 TCP 造出来的 HTTP 和各类 RPC 协议，它们都只是定义了不同消息格式的**应用层协议**而已。

**HTTP**（**H**yper**T**ext**T**ransfer**P**rotocol）协议又叫做**超文本传输协议**。我们用的比较多，平时上网在浏览器上敲个网址就能访问网页，这里用到的就是 HTTP 协议。

![0ae4bf1d78544119a8c02fd4212b1911.jpeg][]

HTTP调用

而**RPC**（**R**emote**P**rocedure**C**all）又叫做**远程过程调用**，它本身并不是一个具体的协议，而是一种**调用方式**。

举个例子，我们平时调用一个**本地方法**就像下面这样。

res = localFunc(req)

如果现在这不是个本地方法，而是个**远端服务器**暴露出来的一个方法`remoteFunc`，如果我们还能像调用本地方法那样去调用它，这样就可以**屏蔽掉一些网络细节**，用起来更方便，岂不美哉？

res = remoteFunc(req)

![9fb8f60e7cf74bf48097462c47e84c36.jpeg][]

RPC可以像调用本地方法那样调用远端方法

基于这个思路，大佬们造出了非常多款式的 RPC 协议，比如比较有名的`gRPC`，`thrift`。

值得注意的是，虽然大部分 RPC 协议底层使用 TCP，但实际上**它们不一定非得使用 TCP，改用 UDP 或者 HTTP，其实也可以做到类似的功能。**

到这里，我们回到文章标题的问题。

#### 那既然有 RPC 了，为什么还要有 HTTP 呢？ ####

其实，TCP 是**70 年**代出来的协议，而 HTTP 是**90 年代**才开始流行的。而直接使用裸 TCP 会有问题，可想而知，这中间这么多年有多少自定义的协议，而这里面就有**80 年代**出来的`RPC`。

所以我们该问的不是**既然有 HTTP 协议为什么要有 RPC**，而是**为什么有 RPC 还要有 HTTP 协议?**

现在电脑上装的各种联网软件，比如 xx 管家，xx 卫士，它们都作为客户端（Client） 需要跟服务端（Server） 建立连接收发消息，此时都会用到应用层协议，在这种 Client/Server (C/S) 架构下，它们可以使用自家造的 RPC 协议，因为它只管连自己公司的服务器就 ok 了。

但有个软件不同，浏览器（Browser） ，不管是 Chrome 还是 IE，它们不仅要能访问自家公司的**服务器（Server）**，还需要访问其他公司的网站服务器，因此它们需要有个统一的标准，不然大家没法交流。于是，HTTP 就是那个时代用于统一**Browser/Server (B/S)**的协议。

也就是说在多年以前，**HTTP 主要用于 B/S 架构，而 RPC 更多用于 C/S 架构。但现在其实已经没分那么清了，B/S 和 C/S 在慢慢融合。**很多软件同时支持多端，比如某度云盘，既要支持**网页版**，还要支持**手机端和 PC 端**，如果通信协议都用 HTTP 的话，那服务器只用同一套就够了。而 RPC 就开始退居幕后，一般用于公司内部集群里，各个微服务之间的通讯。

那这么说的话，**都用 HTTP 得了，还用什么 RPC？**

仿佛又回到了文章开头的样子，那这就要从它们之间的区别开始说起。

#### HTTP 和 RPC 有什么区别 ####

我们来看看 RPC 和 HTTP 区别比较明显的几个点。

服务发现

首先要向某个服务器发起请求，你得先建立连接，而建立连接的前提是，你得知道**IP 地址和端口**。这个找到服务对应的 IP 端口的过程，其实就是**服务发现**。

在**HTTP**中，你知道服务的域名，就可以通过**DNS 服务**去解析得到它背后的 IP 地址，默认**80 端口**。

而**RPC**的话，就有些区别，一般会有专门的中间服务去保存服务名和 IP 信息，比如**Consul、Etcd、Nacos、ZooKeeper，甚至是 Redis**。想要访问某个服务，就去这些中间服务去获得 IP 和端口信息。由于 DNS 也是服务发现的一种，所以也有基于 DNS 去做服务发现的组件，比如**CoreDNS**。

可以看出服务发现这一块，两者是有些区别，但不太能分高低。

底层连接形式

以主流的**HTTP1.1**协议为例，其默认在建立底层 TCP 连接之后会一直保持这个连接（**keep alive**），之后的请求和响应都会复用这条连接。

而**RPC**协议，也跟 HTTP 类似，也是通过建立 TCP 长链接进行数据交互，但不同的地方在于，RPC 协议一般还会再建个**连接池**，在请求量大的时候，建立多条连接放在池内，要发数据的时候就从池里取一条连接出来，用完放回去，下次再复用，可以说非常环保。

![43a3873da2a2467d9d58e1c781bbea0c.jpeg][]

connection\_pool

由于连接池有利于提升网络请求性能，所以不少编程语言的网络库里都会给 HTTP 加个连接池，比如 Go 就是这么干的。

可以看出这一块两者也没太大区别，所以也不是关键。

传输的内容

基于 TCP 传输的消息，说到底，无非都是**消息头 Header 和消息体 Body。**

**Header**是用于标记一些特殊信息，其中最重要的是**消息体长度**。

**Body**则是放我们真正需要传输的内容，而这些内容只能是二进制 01 串，毕竟计算机只认识这玩意。所以 TCP 传字符串和数字都问题不大，因为字符串可以转成编码再变成 01 串，而数字本身也能直接转为二进制。但结构体呢，我们得想个办法将它也转为二进制 01 串，这样的方案现在也有很多现成的，比如**JSON，Protocol Buffers (Protobuf)**。

这个将结构体转为二进制数组的过程就叫**序列化**，反过来将二进制数组复原成结构体的过程叫**反序列化**。

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序列化和反序列化

对于主流的 HTTP1.1，虽然它现在叫超文本协议，支持音频视频，但 HTTP 设计 初是用于做网页文本展示的，所以它传的内容以字符串为主。Header 和 Body 都是如此。在 Body 这块，它使用**JSON**来**序列化**结构体数据。

我们可以随便截个图直观看下。

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HTTP报文

可以看到这里面的内容非常多的冗余，显得非常啰嗦。最明显的，像 Header 里的那些信息，其实如果我们约定好头部的第几位是`Content-Type`，就不需要每次都真的把`Content-Type`这个字段都传过来，类似的情况其实在 Body 的 JSON 结构里也特别明显。

而 RPC，因为它定制化程度更高，可以采用体积更小的 Protobuf 或其他序列化协议去保存结构体数据，同时也不需要像 HTTP 那样考虑各种浏览器行为，比如 302 重定向跳转啥的。**因此性能也会更好一些，这也是在公司内部微服务中抛弃 HTTP，选择使用 RPC 的最主要原因。**

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HTTP原理

![59435627093a48b6b2b2efdd3fba0420.jpeg][]

RPC原理

当然上面说的 HTTP，其实**特指的是现在主流使用的 HTTP1.1**，`HTTP2`在前者的基础上做了很多改进，所以**性能可能比很多 RPC 协议还要好**，甚至连`gRPC`底层都直接用的`HTTP2`。

那么问题又来了。

#### 为什么既然有了 HTTP2，还要有 RPC 协议？ ####

这个是由于 HTTP2 是 2015 年出来的。那时候很多公司内部的 RPC 协议都已经跑了好些年了，基于历史原因，一般也没必要去换了。

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