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RPC 客户端实现起来要比服务器简单，所以我们先讲客户端的实现原理和方法。当然，实现 RPC 客户端也具有一定的挑战性，其核心难点在于客户端往往并不是单线程的，我们需要考虑多线程下如何流畅使用客户端而不出现并发问题。

我们将根据下图所示的模型图逐步讲解： 
 
在多线程客户端中，客户端和数据库之间会维护一个连接池。当线程中的代码需要访问数据库时，先从连接池中获取一个连接，与数据库交互完成后再将这个连接归还给线程池。所以对于业务线程来说，拿到的连接不会同时被其它线程共享，这样就有效避免了并发问题。

另外，服务器的性能往往随着并发连接数量的增加而下降，所以必须严格控制有效连接的数量。连接池的连接数量上限是数据库的一层堡垒，避免当业务繁忙、线程增多时给数据库带来明显的压力。

安全锁

连接池为多线程而设计，每个线程都会访问线程池对象，所以线程池需要使用锁来控制数据结构的安全。安全锁可以带来安全，但是也会导致性能受损。锁的临界区代码要尽量避免耗时的计算和 IO 操作。锁的力度还要尽可能的细，但是细粒度的锁代码编写起来也是有一定的难度，容易出错。

考虑到连接都是用来进行相对缓慢的 IO 操作，锁这样的内存型操作耗时相比 IO 操作可以忽略不计，所以采用粗粒度的锁可能会是一个非常明智的选择，在性能许可的前提下，代码写得简单不容易出错。

懒惰连接

连接池中的连接多为懒惰的连接，在需要的时候才会去向数据库申请新的连接。如果一个系统非常闲置，而提前开辟了太多的连接池那是对资源的浪费。

比如 Python 的应用程序多是单线程程序，但是为 Python 提供的连接池库为了通用型可不能不考虑多线程，毕竟 Python 的多线程在一些场合也是会经常使用的。懒惰的线程池可以保证只会对单线程的程序开辟一个连接。

懒惰的连接也有一个不好的地方，这也是冷启动常见的问题。

1. 如果数据库连接参数不正确，需要在收到用户的请求进行显示的数据访问时才能发现。
2. 服务器的代码需要经历一个热身的过程，早来的请求需要额外付出一次建立连接的耗时代价。

健康检查

连接池中管理的连接可能会因为网络原因而损坏断连。连接池需要保持内部管理的连接是健康可用的。

1. 线程从连接池中申请连接返回之前，线程池要对连接进行检查，确定连接是通畅的。
2. 线程将连接归还给连接池时，线程池对连接进行检查，确定连接没有被搞坏。
3. 线程池定时对管理的连接进行检查 
   如果检查发现连接有问题，一般的做法有两种：
4. 抛弃当前连接，连接池的连接数量减一，如果是在 borrow 方法里，那就再重新去连接池申请一个
5. 修复当前连接，一般也就是执行重连操作。 
   一般检查一个连接可用性，使用Ping或者其他心跳方式。

超时策略

当业务线程繁忙时，连接池内部的连接可能会出现不够用的场景。一个请求 borrow 的线程等了很久也等不到空闲的连接。这就是超时问题。超时问题一般有三种解决方案 
1. 永不超时，等不到就接着等，这可能不是一种好的选择。 
2. 一定的时间拿不到后，就向外部跑出超时异常，中断业务逻辑。 
3. 如果发现连接池没有空闲连接，就去申请一个新的连接给调用方。调用方归还连接的时候，连接池计算当前缓存的连接数量，如果超过了最大空闲连接数，就将当前归还的连接直接销毁。也就是即用即走。

性能追踪

好的连接池还应该考虑到性能的可追踪性，当用户通过线程池分配的连接去访问数据库时，它的消息执行时间应该是可以被追踪被统计的。所以往往连接池还需要对原生的连接进行一定程度的包装，在关键的函数调用前后增加性能统计代码设计切面解决。并对外提供监听接口，以便将统计信息传递给外部监控模块。

多路复用 (multiplexing)

传统的 RPC 客户端都是一问一答的，同一个连接上连续的两个请求必须按先后顺序排队获取结果。高级 RPC 的客户端往往是同一个链接上可以同时进行多个请求，并且可以乱序执行。通过在请求里增加一个唯一的 ID 进行标识。服务器响应消息携带请求 ID 到客户端，客户端就可以将响应和请求进行关联。

HTTP1.x 协议是基于一问一答形式的，到了 HTTP2.0 就具备了多路复用的连接，Google 开源的 gRPC 正是基于 HTTP2.0 的多路复用的连接封装的一款高性能 RPC 框架。

多路复用的连接往往都是线程安全的，它支持多个线程同时写入请求而不会出现并发问题。但是实现多路复用的效果难度较大，实现一个同等功能的客户端，它的工作量往往是同步的好几倍。

单向请求

为了提升交互的性能，有些不是特别重要的请求可以不需要服务器进行响应，客户端在发送完请求之后也不需要等待结果直接返回。这就是 oneway 单向请求，单向请求往往适用于允许少量丢失的请求，例如日志信息。因为客户端在发送完之后并不关心服务器有没有收到，有可能连接突然断开，就会导致消息丢失了。

心跳

当客户端长期空闲时，服务器往往会自动关闭连接已减轻资源消耗。当客户端再次请求时，就会遇到连接已断开的错误。为了避免这种错误，一般有两种方法，一种是通过请求遇到连接错误时进行重连重试，另一种就是通过心跳方式告知服务器不要关闭连接。

py-redis的连接池

def get_connection(self, command_name, *keys, **options):
        "Get a connection from the pool"
        self._checkpid()
        try:
            connection = self._available_connections.pop()
        except IndexError:
            connection = self.make_connection()
        self._in_use_connections.add(connection)
        return connection

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如果连接池中有可用连接，直接pop出一个连接，如果连接池为空，则创建一条连接池（值得一提的是整个连接池在初始化的时候可用连接池是一个空列表，所以在第一次调用该方法时才会有真正的连接，属于惰性连接）

def release(self, connection):
        "Releases the connection back to the pool"
        self._checkpid()
        if connection.pid != self.pid:
            return
        self._in_use_connections.remove(connection)
        self._available_connections.append(connection)

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将在用连接从在用连接池中移除，但是连接不销毁，直接添加在可用连接池中。