首先明确自建RPC框架需实现客户端存根、服务端存根、序列化、传输层和服务发现五大组件；接着定义基于JSON的请求响应格式，包含method、params、seq等字段；然后通过TCP socket通信，使用长度头解决粘包问题；客户端代理封装调用细节，服务端注册函数处理请求；最后补充超时、重试、心跳等机制以提升可靠性。整个过程在Linux下用C++实现，便于理解底层通信原理。
在Linux环境下构建一个自定义的RPC（Remote Procedure Call）通信框架，核心在于实现跨进程或跨主机的函数调用透明化。虽然有成熟的框架如gRPC、Thrift等可供使用，但理解并自建一个轻量级RPC模型有助于深入掌握网络通信、序列化、服务注册与调用机制。
1. 明确RPC核心组件
RPC的本质是让开发者像调用本地函数一样调用远程服务。要实现这一点，需拆解以下几个关键模块：
- 客户端存根（Client Stub）：接收调用参数，封装请求，发送给服务端
- 服务端存根（Server Stub）：接收请求，解包并调用本地函数，返回结果
- 序列化协议：将数据结构转换为可传输的字节流（如JSON、MessagePack、Protobuf）
- 传输层协议：基于TCP或HTTP进行数据传输
- 服务注册与发现（可选）：简单场景下可通过配置文件静态指定地址
2. 设计通信协议格式
为了让双方正确解析请求和响应，需要定义统一的数据格式。一个简单的RPC消息结构如下：
{
"method": "UserService.GetUser",
"params": { "id": 1001 },
"seq": 1
}
其中：
- method 表示要调用的服务和方法名
- params 是调用参数
- seq 是请求序列号，用于匹配响应
响应格式类似：
{
"result": { "name": "Alice", "age": 25 },
"error": null,
"seq": 1
}
可以使用JSON作为序列化格式便于调试，性能要求高时改用Protobuf或FlatBuffers。
3. 基于TCP实现传输层
Linux下常用socket进行进程间通信。选择TCP保证可靠传输。
- 服务端启动监听套接字，绑定IP和端口
- 客户端连接服务端，发送序列化后的请求数据
- 为解决粘包问题，可在每条消息前加4字节长度头（大端序）
- 服务端读取长度头，再读取完整消息体，反序列化后调用对应函数
示例代码片段（C++伪代码）：
// 发送带长度头的消息
void send_message(int sock, const string& data) {
uint32_t len = htonl(data.size());
send(sock, &len, 4, 0);
send(sock, data.c_str(), data.size(), 0);
}
4. 实现客户端和服务端存根
客户端通过代理类隐藏网络细节：
class UserServiceProxy {
public:
User GetUser(int id) {
// 封装请求
json req = {{"method", "UserService.GetUser"}, {"params", {{"id", id}}}, {"seq", seq_++}};
string payload = req.dump();
// 发送并等待响应
send_message(sock_, payload);
string resp = receive_message(sock_);
// 解析结果
json result = json::parse(resp);
return User(result["result"]);
}
private:
int sock_;
int seq_ = 1;
};
服务端注册处理函数：
RpcServer server;
server.Register("UserService.GetUser", [](const json& params) -> json {
int id = params["id"];
User user = db.GetUser(id);
return user.ToJson();
});
server.Start("0.0.0.0", 8888);
5. 错误处理与超时机制
实际应用中必须考虑网络异常：
- 设置socket读写超时（SO_RCVTIMEO / SO_SNDTIMEO）
- 客户端应支持重试策略
- 服务端捕获异常，返回带有错误信息的响应
- 使用心跳检测连接状态
