Remote Procedure Calls (RPC) einfach erklärt: Konzepte, Beispiele und Anwendungsfälle

Moderne Software benötigt mehrere Rechner, um den vollen Umfang ihrer Anwendung abzudecken. Software wird über Server, Cloud-Plattformen, Container und mehrere Standorte verteilt. Trotz dieser Komplexität möchten Entwickler, dass Systeme aus der Ferne genauso einfach kommunizieren wie beim Aufruf einer lokalen Funktion. Und genau das ist der Zweck von Remote Procedure Calls (RPC).

In diesem Artikel erklären wir, was es mit RPC auf sich hat, wie es funktioniert und zeigen Beispiele sowie Anwendungsfälle.

Was ist RPC (Remote Procedure Call)?

Ein Remote Procedure Call (RPC) ist eine Kommunikationstechnik, die es ermöglicht, eine Funktion oder Prozedur auf einem anderen Computer aus der Ferne so auszuführen, als würde dies lokal geschehen.

So funktioniert es:

• Ein Programm ruft eine Funktion auf.
• Die Funktion wird tatsächlich auf einem anderen Rechner ausgeführt.
• Das Ergebnis wird zurückgegeben, als würde die Funktion auf Ihrem eigenen Computer laufen.

RPC vereinfacht für Entwickler die Komplexität der Netzwerkkommunikation, was sich in der Formatierung, der Datenübertragung und der Verarbeitung von Antworten bemerkbar macht.

Warum Entwickler RPC benötigen

RPC vereinfacht viele Aufgaben, die Entwickler andernfalls manuell erledigen müssten. Zum Beispiel:

• Das Senden von Netzwerkanfragen;
• Verarbeitung von Daten;
• Behandlung von Timeouts und Fehlern;
• Analyse von Antworten;

Da RPC diese Vorgänge abdecken kann, erleichtert es Entwicklern die Erstellung, Verwaltung und Wartung verteilter Systeme erheblich.

So funktioniert RPC (Schritt für Schritt)

Lassen Sie uns nun im Detail betrachten, wie RPC funktioniert. Hier sind die wichtigsten Schritte:

1. Der Client ruft eine Funktion auf, was einem lokalen Funktionsaufruf ähnelt.
2. Der Name und die Parameter der Funktion werden in ein für die Netzwerkübertragung geeignetes Format umgewandelt.
3. Die Anfrage wird über das Netzwerk gesendet.
4. Der Server empfängt die Anfrage und führt die angeforderte Prozedur aus.
5. Das Ergebnis wird serialisiert und an den Client zurückgegeben.
6. Der Client empfängt die Antwort und wandelt sie in ein verwertbares Format um.

Ein RPC-Beispiel

Stellen Sie sich eine Funktion vor, die zwei Zahlen addiert: result = add(5, 3). Bei RPC wird die add-Funktion auf einem Remote-Server ausgeführt; der Client sendet 5 und 3; der Server berechnet 8; und das Ergebnis wird an den Client zurückgegeben.

Für einen Entwickler fühlt es sich daher wie ein normaler Funktionsaufruf an.

Verschiedene Arten von RPC

Es gibt drei Hauptarten von RPC: synchrones, asynchrones und einseitiges RPC.

Bei einem synchronen RPC wartet der Client auf die Antwort des Servers, was die Ausführung der Anfrage manchmal blockieren kann. Bei asynchronem RPC hingegen arbeitet der Client weiter, während er auf eine Antwort wartet, was für Hochleistungssysteme vorteilhafter sein kann.

Einweg-RPC ermöglicht es einem Client, eine Anfrage zu senden, ohne auf eine Antwort zu warten oder diese zu erwarten.

Beliebte RPC-Technologien

gRPC

gRPC-Technologie:

• Wurde von Google entwickelt;
• Verwendet HTTP/2 und Protocol Buffers;
• Ist leistungsstark;
• Wird häufig in Microservices eingesetzt;

JSON-RPC

JSON-RPC ist:

• Leichtgewichtig;
• nutzt JSON für den Datenaustausch;
• ist einfach und benutzerfreundlich, unabhängig von der Programmiersprache;

XML-RPC

XML-RPC ist:

• ein älterer RPC-Standard;
• Verwendet XML;
• Wird seltener verwendet;

Thrift

Thrift:

• Wurde von Apache entwickelt;
• Bietet sprachübergreifende Unterstützung;
• Wird in groß angelegten verteilten Systemen eingesetzt;

Häufige Anwendungsfälle für RPC

Kommunikation zwischen Microservices

Dienste rufen sich gegenseitig effizient und mit geringer Latenz auf.

Verteilte Systeme

Verschiedene Komponenten eines Systems laufen auf separaten Rechnern, verhalten sich jedoch wie ein einziges System.

Cloud- und Container-Plattformen

Interne Kommunikation zwischen Diensten in Kubernetes- oder Cloud-Umgebungen.

Datenbank- und Speichersysteme

Remote-Datenabfragen und -Operationen.

Echtzeitsysteme

Gaming-Server, Finanzsysteme und Messaging-Plattformen.

Vor- und Nachteile von RPC

Vorteile:

• Einfaches Programmiermodell;
• Hohe Leistung;
• Sprachneutrale Implementierungen;
• Saubere Abstraktion für verteilte Systeme;

Nachteile:

• Netzwerkausfälle müssen behandelt werden;
• Enge Kopplung zwischen Client und Server;
• Die Versionsverwaltung kann komplex sein;
• Das Debuggen verteilter Aufrufe ist schwieriger als bei lokalen Aufrufen;