RPC（Remote Procedure Call）完全ガイド：仕組み・代表実装（gRPC/Thrift）と設計・運用のベストプラクティス

2025年11月18日 最終更新日時 : 2025年11月18日 エバープレイ編集部

はじめに — RPCとは何か

RPC（Remote Procedure Call、リモートプロシージャコール）は、異なるアドレス空間（通常は別のプロセスや別のマシン）上にある関数や手続きを、あたかもローカル関数を呼び出すように実行できるようにする通信抽象です。プログラマは遠隔地の処理を意識せずに呼び出しを行えるため、分散システムやマイクロサービス設計で古くから広く使われてきました。

基本概念とメリット・デメリット

RPCが提供する主な利点は、以下の通りです。

  • 抽象化：ネットワークやシリアライゼーションの詳細を呼び出し側から隠蔽できる。
  • 生産性向上：ローカル呼び出しと同じ感覚で分散処理を実装できる。
  • 言語間/プラットフォーム間の橋渡し：IDL（Interface Definition Language）や共通のシリアライズ方式により多言語連携が可能。

一方で注意点もあります。

  • 透明性の罠：ローカル呼び出しの感覚で使うと、ネットワーク遅延や部分障害に起因する問題を見落とす。
  • フォールトトレランスの複雑化：再試行や重複排除、タイムアウト設計が必要になる。
  • 相互運用性やバージョン管理の課題：IDLやシリアライズの変更は互換性問題を引き起こす。

動作原理：スタブ、マーシャリング、トランスポート

典型的なRPCの実行フローは次の要素で構成されます。

  • スタブ（クライアント側）／スケルトン（サーバ側）：呼び出しインターフェースをローカルの関数呼び出しに見せかける生成コード。呼び出しをパケット化し、戻り値を復元する役割。
  • マーシャリング／アンマーシャリング（シリアライズ／デシリアライズ）：引数や戻り値をバイト列に変換して送受信するプロセス。プロトコルによりバイナリ（Protocol Buffers、Thriftなど）やJSON/XMLなどが使われる。
  • トランスポート：通常はTCPやHTTP/2、UDPなどの上でRPCメッセージを送る。gRPCはHTTP/2、古典的なONC RPCはUDP/TCPを利用する。
  • 呼び出しセマンティクス：同期（ブロッキング）、非同期（コールバックやFuture/Promise）、ストリーミングなど様々な動作モードがある。

代表的なRPC実装とプロトコル

歴史的・実用的に多くの実装があります。主要なものを概観します。

  • ONC RPC（Sun RPC）: UNIX系で古くから用いられる。RFC 1831 などにまとめられている。
  • DCE/RPC: Distributed Computing Environment の一部として定義され、Windows の RPC 実装（MSRPC）にも影響を与えた。
  • CORBA: オブジェクト指向の分散オブジェクト基盤。IDL中心で複雑だが強力な機能を持つ。
  • XML-RPC / SOAP: XMLを使ったRPCスタイル。Webサービスの初期によく使われた。
  • JSON-RPC: JSONベースの軽量RPC仕様。HTTPやWebSocket上で使われる。
  • Thrift（Apache）: Facebook発、IDLと多言語対応のフレームワーク。多様なトランスポート／プロトコルをサポート。
  • gRPC: Google発。Protocol Buffers と HTTP/2 を使い、ストリーミングや双方向通信、強力なIDL生成を提供。近年のマイクロサービスで広く採用。

歴史的背景（要点）

RPCの原点に関する有名な論文として、Birrell と Nelson の「Implementing Remote Procedure Calls」（1984年）があり、RPC概念の基礎を築きました。その後、Sun の ONC RPC、DCE、CORBA といった大規模分散システム向けの規格が発展し、Web時代にはXML/JSONベースのRPCが流行、近年はgRPCやThriftのような高速バイナリプロトコルが主流になりつつあります。

設計上の注意点（実運用で重要なポイント）

RPCを使う際は、以下の観点で設計・運用を慎重に行う必要があります。

  • 部分障害の扱い：リモート呼び出しはネットワークや相手サーバの失敗に脆弱。タイムアウト、リトライ、サーキットブレーカー（例：NetflixのHystrix）を用意する。
  • 冪等性（べきとうせい）：再試行時に副作用が二重発生しないよう、APIを冪等に設計するかユニークIDで重複排除する。
  • セマンティクスの明示：at-most-once（最大1回）、at-least-once（少なくとも1回）、exactly-once（正確に1回）といった振る舞いを明示し、必要ならアプリ側で保証する。
  • スキーマ/バージョン管理：IDLやメッセージフォーマットの互換性維持が重要。後方互換を意識した拡張ルールを定める。
  • 観測性：分散トレーシング（OpenTelemetry）、メトリクス、ログを導入し、遅延やエラーの原因を追跡できるようにする。

セキュリティと認証

RPCはネットワークを跨ぐため、認証、認可、暗号化が必須です。一般的にはTLS/SSLで通信を保護し、mTLS（相互TLS）でクライアント・サーバ双方を検証するパターンが多いです。さらにAPIキー、OAuth、JWTなどで呼び出しの権限管理を行います。古いRPC実装には認証が脆弱なものもあるため注意が必要です。

パフォーマンスと効率化技法

性能面では、シリアライズ効率、ネットワークの往復回数（RTT）、接続の多重化（HTTP/2のストリーミングやコネクション再利用）などが重要です。バッチ化やストリーミングを使って多くの小さなリクエストをまとめる、非同期呼び出しで待ち時間を隠蔽する、といった最適化が使われます。gRPCのHTTP/2ベース設計は、多重化や低レイテンシに有利です。

適用例とユースケース

  • マイクロサービス間通信：サービス分割による機能呼び出しにRPCを利用（gRPCやThriftが人気）。
  • クラウドサービスAPI：内部実装はRPCだが、外部にはRESTやgRPCで提供されることが多い。
  • 分散データベースやRPCベースの制御プレーン：ノード間の命令伝達や状態同期。
  • リモート管理・RPCベースのRPC（例：プロセス間通信、OSのRPC機構）。

ベストプラクティス（まとめ）

  • ネットワークを意識した設計：遅延・障害を前提にする。
  • 契約駆動のインターフェース設計：IDLやスキーマを中心にバージョン管理を行う。
  • 冪等性・重複排除・トランザクション境界を明確化する。
  • セキュリティを標準で組み込む（TLS、認可、監査）。
  • 観測性の確保：分散トレース、メトリクス、ログを整備する。

今後の動向

近年はマイクロサービスやサーバーレスの普及に伴い、低レイテンシで多言語対応できるRPC（gRPC、HTTP/2、HTTP/3対応の進展など）が注目されています。また、Web向けにはgRPC-WebやGraphQLのような代替インターフェースも使われます。さらに分散トレーシングやサービスメッシュ（例：Istio、Linkerd）との組み合わせで、RPCの運用性が向上しています。

まとめ

RPCは「リモート処理をローカル呼び出しの形で扱える」強力な抽象であり、適切に使えば開発生産性と性能の両立が可能です。しかし「ネットワーク上の呼び出し」であることを忘れず、障害対策、セキュリティ、互換性管理、観測性を設計段階から組み込むことが成功の鍵になります。

参考文献

カテゴリー
IT
前の記事
アルナルド・アントゥネス入門｜Titãs〜Tribalistasを辿る詩と音楽の代表作ガイドNew!!
2025年11月18日
次の記事
Arnaldo Antunes入門ガイド：Tribalistas・Titãs・ソロを網羅したおすすめレコード4選と聴き方New!!
2025年11月18日