随着Web服务和云计算业务的迅速发展,传统的TCP/IP网络协议栈已经很难满足数据中心内新一代应用程序对网络的需求。远程直接内存访问技术(remote direct memory access,RDMA)通过硬件卸载避免了复杂的软件协议栈的CPU开销,它能够在提供很高的带宽吞吐量的同时保持极低的时延。随着Ro CEv2标准的出现,RDMA技术已经被部署在越来越多的数据中心内。然而,RDMA verbs编程接口固有的复杂性阻碍了RDMA技术在数据中心内的进一步应用。数据中心内的应用程序希望在获得RDMA技术的性能优势的同时使用更高层的抽象,而远程过程调用(remote procedure call,RPC)正是在数据中心内被广泛使用的通信模式之一。本文结合RDMA技术的特点,通过对RPC框架的各个组件进行针对性的设计与优化,实现了基于RDMA的零拷贝RPC框架zRPC,它向应用程序提供了高吞吐量和低时延的RPC服务。本文的工作包含以下三个部分:RDMA内存管理机制rmalloc。它拥有与通用内存分配器相当的性能。通过内存注册钩子和上下文,rmalloc向应用程序提供了通用的、灵活的内存注册机制。实验结果表明,rmalloc在内存占用和内存操作吞吐量两个方面取得了比较好的平衡。在多线程的内存分配模式下,rmalloc的内存操作吞吐量大幅度领先于现有的几种RDMA内存管理机制。零拷贝序列化机制zFlatBuffers。它完全消除了在序列化/反序列化过程中的内存拷贝操作。通过对缓冲区层次结构的重新设计以及对Flat Buffers的功能进行扩展,zFlat Buffers还能高效地实现消息间的数据共享,从而进一步降低了序列化过程中的内存占用和CPU开销。实验结果表明,zFlat Buffers能够有效地减少序列化过程中的内存分配次数以及内存分配总量,它使得序列化操作所需的时间比Flat Buffers减少了44.11%。zRPC消息传输机制。它基于RDMA实现了低CPU开销和低时延的消息传输机制。通过使用共享接收队列,zRPC消息传输机制提升了RDMA资源利用效率,进而提升了RDMA的可扩展性。通过使用分散/聚集列表和单边内存操作,zRPC消息传输机制避免了在消息传输时对消息内容进行拷贝。实验结果表明,zRPC传输机制的吞吐量能够随着消息大小线性增长,直至用满网络带宽,并且能够提供较低的时延。除此之外,我们还对zRPC框架的整体性能进行了测试。实验结果表明,zRPC在基本场景与主从复制场景中的吞吐量和时延均大幅度优于e RPC;在主从复制场景中,得益于zFlat Buffers高效的零拷贝消息嵌入机制,zRPC的性能可以随着并发连接数进行扩展。