RPCとRMI｜分散システム

🎓 レベル：標準　|　重要度：A（必須）

📎 前提：透過性とスケーラビリティ　|　関連：配送保証（at-most-once・at-least-once・exactly-once）・メッセージングと非同期通信

要点（BLUF）

RPC（Remote Procedure Call）は、遠隔マシンの手続きをローカル関数のように呼べる抽象。RMIはそのオブジェクト版（メソッド呼び出し）。gRPC/Thrift が現代の代表。
仕組みはスタブ＋マーシャリング：クライアントスタブが引数を直列化して送り、サーバスタブが復元して実行、結果を逆経路で返す。
ただし「ローカルのように」は嘘を含む：失敗（部分故障）・遅延・参照渡し・型/言語差は隠しきれない。これが分散コンピューティングの誤謬（8つの誤謬）を誘発する。

問題設定 ── 通信を関数呼び出しに見せたい

ソケットでバイト列を送受信するのは煩雑。result = service.method(args) と書けたら楽です。RPCはこの「遠隔を手続き呼び出しに見せる」透過性（透過性とスケーラビリティ）を提供します。

仕組み ── スタブとマーシャリング

sequenceDiagram
    participant C as クライアント
    participant CS as クライアントスタブ
    participant SS as サーバスタブ
    participant S as サーバ実装
    C->>CS: method(args) 呼び出し
    Note over CS: 引数をマーシャリング(直列化)
    CS->>SS: リクエスト(バイト列)
    Note over SS: アンマーシャリング(復元)
    SS->>S: method(args) 実行
    S->>SS: 戻り値
    Note over SS: 結果をマーシャリング
    SS->>CS: レスポンス
    Note over CS: 復元して返す
    CS->>C: result

スタブ（stub）：呼び出し側の代理。引数の直列化と送信を担う。サーバ側はスケルトンとも呼ぶ。
マーシャリング：言語の値（構造体・オブジェクト）をネットワーク表現（例：Protocol Buffers）へ変換。逆がアンマーシャリング。
IDL（Interface Definition Language）：.proto 等でインタフェースを定義し、両側のスタブを自動生成。

要するに何か：RPCは「直列化＋送受信＋復元」を機械生成のスタブに隠蔽したもの。中身は結局メッセージのやり取りです。

正しさの観点 ── 透過性が隠せないもの

ローカル呼び出しと違い、RPCには部分故障があります。応答が来ないとき分散システムとは・なぜ難しいかの4通り（未達・実行後喪失・処理中・遅延）が区別できない。だから呼び出し意味論を選ばねばなりません。

障害時の意味論	再送方針	結果
at-most-once	再送しない	実行0〜1回（失敗は呼び出し側へ）
at-least-once	ack来るまで再送	1回以上（冪等でないと壊れる）

この選択は配送保証（at-most-once・at-least-once・exactly-once）で詳説します。安全性（二重実行しない）は冪等性で、活性（いつか返る）はタイムアウト＋再送で担保します。

他手法との比較 ── RPC vs メッセージング vs REST

様式	結合度	同期/非同期	向く用途
RPC（gRPC）	密（IF共有）	主に同期・低遅延	内部サービス間・高頻度呼び出し
メッセージング（メッセージングと非同期通信）	疎	非同期	バースト吸収・疎結合・イベント駆動
REST/HTTP	中	同期	公開API・キャッシュ容易

なぜ分散だと難しいか（直観）

ローカル呼び出しは「呼べば必ず1回実行され、必ず返る」。RPCはこの2つの保証をどちらも失います。透過性が高いほどこの差が見えにくく、「なぜか二重課金」「なぜか固まる」が起きる。遠隔は遠隔と意識するのが安全側の設計です。

⚠️ よくある誤解・落とし穴

「RPCはローカル呼び出しと同じ」→ 失敗・遅延・直列化コストが本質的に違う。同じに見せる透過性が罠。
「参照を渡せる」→ ポインタ/参照は別アドレス空間で無意味。値渡し（コピー）が基本。可変状態の共有は別設計。
「at-least-onceで再送すれば安全」→ 冪等でないと二重実行で壊れる（配送保証（at-most-once・at-least-once・exactly-once）のラボで実証）。
「同期RPCで疎結合」→ 同期呼び出しは呼び先の障害が連鎖（カスケード障害）。疎結合はメッセージング。

対応ラボ

なし（概念回）。再送と冪等性の効果は配送保証（at-most-once・at-least-once・exactly-once）のラボで実証します。