国内首个基于 Rust 语言的 RPC 框架 — Volo 正式开源！

本文介绍了字节跳动正式开源 Rust RPC 框架 — Volo，并着重介绍了项目的起源，主要特性以及相关生态。
By CloudWeGo |

Volo 是字节跳动服务框架团队研发的轻量级、高性能、 可扩展性强、易用性好的 Rust RPC 框架，使用了 Rust 最新的 GAT 和 TAIT 特性。

在字节内部，Volo 已经落地多个业务和基础组件，并且取得了超预期的性能收益（与 Go 版本对比，不那么公平）。

Volo 与其它 CloudWeGo 开源项目一样，坚持内外维护一套代码，为开源使用提供了强有力的保障。同时，我们观察到 Rust 开源社区在 RPC 框架这块还比较薄弱， Volo 的开源希望能为社区的完善贡献一份力量，同时也能完善 CloudWeGo 生态矩阵，为追求性能、安全性和最新技术的开发者、企业以及 Rustaceans 开发 RPC 微服务、搭建云原生分布式系统提供强有力的支持。

本文会为大家简单介绍 Volo 及其相关生态，并为大家提供一个简单的 Rust 与 Go 的选型建议。

01 项目缘起

其实 Volo 的创始成员来自于 Kitex 团队（CloudWeGo 开源的 Go RPC 框架），当时我们在 Go 上做了非常深度的性能优化，也因此深刻感受到了在 Go 上做性能优化所面临的阻碍。 因此，我们选择了 Rust，期望能够给需求极致性能、安全和指令级掌控能力的业务一个合适的选择。而 RPC 框架是分布式系统中重要的组成部分，Volo 就这么诞生了。

02 特性

高性能

Rust 以高性能和安全著称，我们在设计和实现过程中也时刻以高性能作为我们的目标，尽可能降低每一处的开销，提升每一处实现的性能。

首先要说明，和 Go 的框架对比性能是极不公平的，因此我们不会着重比较 Volo 和 Kitex 的性能，并且我们给出的数据仅能作为参考，希望大家能够客观看待。 同时，由于在开源社区并没有找到另一款成熟的 Rust 语言的 Async 版本 Thrift RPC 框架，而且性能对比总是容易引战，因此我们希望尽可能弱化性能数据的对比，仅会公布我们自己极限 QPS 的数据。

在和 Kitex 相同的测试条件（限制 4C）下，Volo 极限 QPS 为 35W。同时，我们内部正在验证基于 Monoio（CloudWeGo 开源的 Rust Async Runtime）的版本，极限 QPS 可以达到 44W。

从我们线上业务的火焰图来看，得益于 Rust 的静态分发和优秀的编译优化，框架部分的开销基本可以忽略不计（不包含 syscall 开销）。

基于 GAT 设计

我们热爱并追随最新的技术，Volo 的核心抽象使用了 Rust 最新的 GAT 特性，在这个过程中我们也借鉴了 Tower 的设计。Tower 是一个非常优秀的抽象层设计，适用于非 GAT 的情况下。在此我们非常感谢 Tower 团队。

Tower：https://github.com/tower-rs/tower

通过 GAT，我们可以避免很多不必要的 Box 内存分配，以及提升易用性，给用户提供更友好的编程接口和更符合人体工程学的编程范式。

我们的核心抽象如下：

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由于使用了 Rust 的 GAT 特性，因此我们可以解决返回异步 Future 带来的生命周期问题。同时，如果配合 type_alias_impl_trait 使用，效果更佳，比如实现 Timeout 可以使用如下方式：

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易用性好

Rust 以难学难用而闻名，我们希望尽可能降低用户使用 Volo 框架以及使用 Rust 语言编写微服务的难度，提供最符合人体工程学和直觉的编码体验。因此，我们把易用性作为我们重要的目标之一。

比如，我们提供了 Volo 命令行工具，用于初始化项目以及管理 IDL。同时，我们将 Thrift 及 gRPC 拆分为两个独立（但共用一些组件）的框架，以提供最符合不同协议语义的编程范式及接口。

我们还提供了 #[service] 宏（可以理解为不需要 Box 的 async_trait）来使得用户可以无心理负担地使用异步来编写 Service 中间件。

通过这个宏，我们编写 Service 中间件可以简化到如下图：

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扩展性强

受益于 Rust 强大的表达和抽象能力，通过灵活的中间件 Service 抽象，开发者可以以非常统一的形式，对 RPC 元信息、请求和响应做处理。

比如，服务发现、负载均衡等服务治理功能，都可以以 Service 形式进行实现，而不需要独立实现 Trait。

相关的扩展，我们会放在 github.com/volo-rs 组织下，也欢迎大家贡献自己的扩展到 volo-rs。

03 生态系统

Volo 是 RPC 框架的名字，随着 Volo 一起开源的有以下几个项目：

  1. Volo-rs：Volo 的相关生态。
  2. Pilota：Volo 使用的 Thrift 与 Protobuf 编译器及编解码的纯 Rust 实现（不依赖 protoc）。
  3. Motore：Volo 参考 Tower 设计的、使用了 GAT 和 TAIT 的 middleware 抽象层。
  4. Metainfo：Volo 用于进行元信息透传的组件，期望定义一套元信息透传的标准。

04 选型建议

“什么情况下应该用 Rust、什么情况下应该用 Go？”这是一个非常经典的问题。在 Volo 团队看来，Rust 和 Go 并不是对立关系，而是合作关系，取长补短。

对于性能不敏感的应用、重 IO 的应用以及需要快速开发快速迭代胜过稳定性的应用，推荐使用 Go，这种应用使用 Rust 并不会带来明显的收益。

对于 需要极致性能，重计算的应用，以及需要稳定性并能接受一定开发速度损失的应用，推荐使用 Rust，Rust 在极致性能优化和安全性上的优势可以在这类应用中得以发挥。

当然，还有一个很重要的考虑因素，是团队现有的技术栈，即技术储备和人才储备。

05 总结

希望本文能让大家对于 Volo 及相关生态有一个基本的了解。同时，Volo 还处于早期阶段，欢迎各位感兴趣的同学一起加入，共同建设 CloudWeGo 及 Rust 开源社区，向 Volo 提交 Issue 和 PR 一起来共建。 我们诚心期待更多的开发者加入，也期待 Volo 助力越来越多的企业快速构建云原生架构。如果企业客户想内部试用，我们可以排期提供专项技术支持和交流。

参考资料