技術觀念 | 淺談分散式系統 - IPC 與 RPC
分散式系統中有大量的節點，各節點結構不同、功能各異，如何相互通信，並協同作業以完成系統目標，是一個很大的課題，而這個課題的核心就是——IPC ！
IPC（Inter-process communication）就是進程間通信，進程是基本的計算單元，是分散式系統中的基本節點。在開發多進程和分散式系統時，需要設計和選擇合理有效的 IPC 方案。
什麼是 IPC ?
行程間通訊（IPC，Inter-Process Communication），指至少兩個行程或執行緒間傳送資料或訊號的一些技術或方法。
行程是電腦系統分配資源的最小單位（嚴格說來是執行緒）。每個行程都有自己的一部分獨立的系統資源，彼此是隔離的。為了能使不同的行程互相存取資源並進行協調工作，才有了行程間通訊。通常，使用行程間通訊的兩個應用可以被分為客戶端和伺服器（見主從式架構），客戶端行程請求資料，伺服器端回應客戶端的資料請求。有一些應用本身既是伺服器又是客戶端，這在分散式計算中，時常可以見到。這些行程可以執行在同一電腦上或網路連接的不同電腦上。
IPC對微核心和nano核心的設計過程非常重要。微核心減少了核心提供的功能數量。 然後通過IPC與伺服器通訊獲得這些功能，與普通的單片核心相比，IPC的數量大幅增加。
分散式系統通過 IPC 來實現組件或子系統之間的通信，IPC 分為兩類：面向資料（data-centric） vs 面向消息（Message passing）。基於 Socket 的消息傳輸是分散式系統中最主要的通信方式，分為 RPC 和 Web Services 兩大類。 RPC 是面向函數的消息傳遞方式，Web Services 是面向服務的訊息傳遞方式。
現代訊息技術的起點是什麼？ —— 是通信！從電話，電報，無線廣播，到電信系統，蜂窩通信，3G，4G，5G，網際網路通信。通信是訊息技術的骨架，軟體出現的很晚，程控交換機直到上世紀70年代才出現。
- 人工交換機
- 步進制電話交換機
- 程控交換機
計算機普出現之後，有了軟體和軟體系統，軟體系統互聯，就是分散式系統！
架構 = 節點 + 關係，在軟體開發中，節點可以是函數，類，也可以是模組，庫，子系統；關係就是函數調用和 IPC。函數調用和IPC 本質上是有關資料傳輸/資料共享的問題，傳什麼（資料格式，xml？json？binary？string？），用什麼傳（tcp？http?），傳到哪裡（路由、尋址），同步還是異步？等等。
通信是系統的骨架，所以 IPC 很重要！
做系統/框架開發（c語言）的同學，可能對 IPC 更熟悉一些，比如 UNIX域套接字就常用於在同一台機器上運行的進程之間的通信。 UNIX域資料報服務是可靠的，既不會丟失消息也不會傳遞出錯。
什麼是 RPC ?
在分散式計算，遠端程序呼叫（英語：Remote Procedure Call，縮寫為 RPC）是一個電腦通信協定。該協定允許執行於一台電腦的程式呼叫另一個位址空間（通常為一個開放網路的一台電腦）的子程式，而程式設計師就像呼叫本地程式一樣，無需額外地為這個互動作用編程（無需關注細節）。RPC是一種伺服器-客戶端（Client/Server）模式，經典實現是一個通過傳送請求-接受回應進行資訊互動的系統。
如果涉及的軟體採用物件導向程式設計，那麼遠端程序呼叫亦可稱作遠端呼叫或遠端方法呼叫，例：Java RMI。
RPC是一種行程間通信的模式，程式分布在不同的位址空間里。如果在同一主機里，RPC可以通過不同的虛擬位址空間（即便使用相同的實體位址）進行通訊，而在不同的主機間，則通過不同的物理進行互動。許多技術（常常是不相容）都是基於這種概念而實現的。
正如上面的敘述，RPC簡單說就是一台機器上面的程式將自己的function expose出來，透過網路介面接受另外一台機器上面的程式呼叫。
因此我們稱提供functions的為server，呼叫的為client。
步驟也非常直觀：
- Client就像是呼叫本地的function一樣直接使用該function
- 但是其實該function並不是真的，他底部會先將使用者的一些metadata與參數做encoding的動作，可以是JSON/XML/binary stream…等
- 接著再透過網路介面TCP/UDP/HTTP將訊息傳給真正提供function的Server
- Server接收到後將訊息decoding
- Server真正的呼叫真實的function，並得到return的結果
- Server將結果encoding後再將結果送回Client
- Client decoding後得到結果
此方法將function抽象出來，對Client來說他以為他是呼叫本地function(寫code時也是一樣的感覺)，然後得到return值
但是其實底層是將參數傳到另外一台機器上並使用那一台機器的function得到結果回傳。
- RPC 的核心問題：
- 通信協議：TCP or HTTP，短連接 or 長連接？連接共享？同步與異步？
- 服務註冊：服務註冊（RMI Registry），WSDL
- 尋址：服務地址 = 主機+端口+服務名稱，URI， UDDI
- 資料序列化（Serialize）或編組（Marshal）
- 版本控制：服務接口的擴展
- RPC 的協議有很多，比如最早的 CORBA，Java RMI，Hessian，Thrift，gRPC，SOAP。
- Dubbo： 來自阿里巴巴 http://dubbo.I/O/
- gRPC by Google http://www.grpc.I/O (Google inside use Stuppy)
- Thrift from facebook https://thrift.apache.org
- Avro from hadoop https://avro.apache.org
RPC 的概念從函數調用衍化而來，而函數是一個編程概念，是程序員所關心的事物，也可以理解為 RPC 是從程序員的角度上提出的 IPC 方案，是程序員友好的！與之相對的概念就是服務（Service），服務是面向業務的，更上層。由此可見，RPC 是一種技術方案，而 SOA 是一種架構思想；RPC 是面向編程的概念，而 SOA 是面向業務和設計的概念。
註：以上參考了
漫谈分布式系统中的技术 —— 从 IPC/RPC，SOA，Web Service/REST 到 micro services（微服务）
認識程序與IPC架構
IPC和RPC的区别和联系
行程間通訊
遠端程序呼叫
分散式系統溝通的方法 - RPC
