为何在HTTP协议之外，我们还需要RPC协议？

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。

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。

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数据，这个数据其实就是我们常说的二进制数据，简单来说就是一大堆 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。

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"。

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。

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

我们回过头来看网络的分层图。

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协议（Hyper Text Transfer Protocol），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。

HTTP调用

而RPC（Remote Procedure Call），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)

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。

基于TCP协议的HTTP和RPC协议

到这里，我们回到文章标题的问题。

既然有HTTP协议，为什么还要有RPC？

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。

那既然有RPC了，为什么还要有HTTP呢？

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或者etcd，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。

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，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。

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。

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。

HTTP原理

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。

总结

纯裸TCP是能收发数据，但它是个无边界的数据流，上层需要定义消息格式用于定义消息边界。于是就有了各种协议，HTTP和各类RPC协议就是在TCP之上定义的应用层协议。

RPC本质上不算是协议，而是一种调用方式，而像gRPC和thrift这样的具体实现，才是协议，它们是实现了RPC调用的协议。目的是希望程序员能像调用本地方法那样去调用远端的服务方法。同时RPC有很多种实现方式，不一定非得基于TCP协议。

从发展历史来说，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，所以对外一般用HTTP协议，而内部集群的微服务之间则采用RPC协议进行通讯。

RPC其实比HTTP出现的要早，且比目前主流的HTTP1.1性能要更好，所以大部分公司内部都还在使用RPC。

HTTP2.0在HTTP1.1的基础上做了优化，性能可能比很多RPC协议都要好，但由于是这几年才出来的，所以也不太可能取代掉RPC。

最后留个问题吧，大家有没有发现，不管是HTTP还是RPC，它们都有个特点，那就是消息都是客户端请求，服务端响应。客户端没问，服务端肯定就不答，这就有点僵了，但现实中肯定有需要下游主动发送消息给上游的场景，比如打个网页游戏，站在那啥也不操作，怪也会主动攻击我，这种情况该怎么办呢？

审核编辑：黄飞