浅析RPC原理以及HSF、RMI等

RPC

       RPC（Remote Procedure Call Protocol）——远程过程调用协议，它是一种通过网络从远程计算机程序上请求服务，而不需要了解底层网络技术的协议。RPC协议假定某些传输协议的存在，如TCP或UDP，为通信程序之间携带信息数据。在OSI网络通信模型中，RPC跨越了传输层和应用层。RPC使得开发包括网络分布式多程序在内的应用程序更加容易。
RPC采用客户机/服务器模式。请求程序就是一个客户机，而服务提供程序就是一个服务器。首先，客户机调用进程发送一个有进程参数的调用信息到服务进程，然后等待应答信息。在服务器端，进程保持睡眠状态直到调用信息到达为止。当一个调用信息到达，服务器获得进程参数，计算结果，发送答复信息，然后等待下一个调用信息，最后，客户端调用进程接收答复信息，获得进程结果，然后调用执行继续进行。
有多种 RPC模式和执行。最初由 Sun 公司提出。IETF ONC 宪章重新修订了 Sun 版本，使得 ONC RPC 协议成为 IETF 标准协议。现在使用最普遍的模式和执行是开放式软件基础的分布式计算环境（DCE）。

简单来说，就是两台服务器A，B，一个应用部署在A服务器上，想要调用B服务器上应用提供的函数/方法，由于不在一个内存空间，不能直接调用，需要通过网络来表达调用的语义和传达调用的数据。

主要问题

• 1）要解决通讯的问题，主要是通过在客户端和服务器之间建立TCP连接，远程过程调用的所有交换的数据都在这个连接里传输。连接可以是按需连接，调用结束后就断掉，也可以是长连接，多个远程过程调用共享同一个连接。
• 2）要解决寻址的问题，也就是说，A服务器上的应用怎么告诉底层的RPC框架，如何连接到B服务器（如主机或IP地址）以及特定的端口，方法的名称名称是什么，这样才能完成调用。比如基于Web服务协议栈的RPC，就要提供一个endpoint URI，或者是从UDDI服务上查找。如果是RMI调用的话，还需要一个RMI Registry来注册服务的地址。
• 3）当A服务器上的应用发起远程过程调用时，方法的参数需要通过底层的网络协议如TCP传递到B服务器，由于网络协议是基于二进制的，内存中的参数的值要序列化成二进制的形式，也就是序列化（Serialize）或编组（marshal），通过寻址和传输将序列化的二进制发送给B服务器。
• 4）B服务器收到请求后，需要对参数进行反序列化（序列化的逆操作），恢复为内存中的表达方式，然后找到对应的方法（寻址的一部分）进行本地调用，然后得到返回值。
• 5）返回值还要发送回服务器A上的应用，也要经过序列化的方式发送，服务器A接到后，再反序列化，恢复为内存中的表达方式，交给A服务器上的应用。

工作原理

RPC框架

下面主要介绍几款RPC框架：

• RMI，这个 Java 原生的东东似乎从一开始就没有被人们所看好，究其原因是速度太慢。但是它的好处是Java原生，使用 RMI 不需要引入其它任何第三方软件包。不过挑剔的同学们似乎不太看好这个优点。
• HSF，这个东西是淘宝内部用的很广泛的远程服务框架。它是使用NIO、Mina 并且工作在长连接模式下。话说这个东西的确是个好东西，淘宝也将其开源了！只可惜，开源了 hsf 但是相关配套依赖没有开源。在加上 hsf 依赖繁杂。这个东西也就只能让局外人膜拜一下，在淘系之外的同学们是无福享受了。
• Dubbo，也是淘系的另外一个服务框架，它比较 HSF 来说要轻巧很多。依赖会少一些，这个东东目前也是开源状态。由于我对 dubbo 一点都不了解，在这里保持沉默不做评价。

由于HSF和Dubbo主要是阿里的内部框架，在此不多介绍，主要通过RMI来介绍了解PRC：

RMI

        Java RMI 指的是远程方法调用 (Remote Method Invocation)。它是一种机制，能够让在某个 Java 虚拟机上的对象调用另一个 Java 虚拟机中的对象上的方法。可以用此方法调用的任何对象必须实现该远程接口。Java RMI不是什么新技术（在Java1.1的时代都有了），但却是是非常重要的底层技术。大名鼎鼎的EJB都是建立在rmi基础之上的，现在还有一些开源的远程调用组件，其底层技术也是rmi。

编写步骤：

1. 定义一个远程接口的接口，该接口中的每一个方法必须声明它将产生一个RemoteException异常。
2. 定义一个实现该接口的类。
3. 创建一个服务器。
4. 创建一个客户程序进行RMI调用。

下面通过简单实例来展示其用法：

1、编写远程上的接口IHello

/** 
* 定义一个远程接口，必须继承Remote接口，其中需要远程调用的方法必须抛出RemoteException异常 
*/ 
public interface IHello extends Remote { 

    /** 
     * 简单的返回“Hello World！"字样 
     * @return 返回“Hello World！"字样 
     * @throws java.rmi.RemoteException 
     */ 
    public String helloWorld() throws RemoteException; 

    /** 
     * 一个简单的业务方法，根据传入的人名返回相应的问候语 
     * @param someBodyName  人名 
     * @return 返回相应的问候语 
     * @throws java.rmi.RemoteException 
     */ 
    public String sayHelloToSomeBody(String someBodyName) throws RemoteException; 
}

2、写远程上的接口实现类HelloImpl

/** 
* 远程的接口的实现 
*/ 
public class HelloImpl extends UnicastRemoteObject implements IHello { 
    /** 
     * 因为UnicastRemoteObject的构造方法抛出了RemoteException异常，因此这里默认的构造方法必须写，必须声明抛出RemoteException异常 
     * 
     * @throws RemoteException 
     */ 
    public HelloImpl() throws RemoteException { 
    } 

    /** 
     * 简单的返回“Hello World！"字样 
     * 
     * @return 返回“Hello World！"字样 
     * @throws java.rmi.RemoteException 
     */ 
    public String helloWorld() throws RemoteException { 
        return "Hello World!"; 
    } 

    /** 
     * 一个简单的业务方法，根据传入的人名返回相应的问候语 
     * 
     * @param someBodyName 人名 
     * @return 返回相应的问候语 
     * @throws java.rmi.RemoteException 
     */ 
    public String sayHelloToSomeBody(String someBodyName) throws RemoteException { 
        return "你好，" + someBodyName + "!"; 
    } 
}

3、创建服务器HelloServer

/** 
* 创建RMI注册表，启动RMI服务，并将远程对象注册到RMI注册表中。 
*/ 
public class HelloServer { 
    public static void main(String args[]) { 

        try { 
            //创建一个远程对象 
            IHello rhello = new HelloImpl(); 
            //本地主机上的远程对象注册表Registry的实例，并指定端口为8888，这一步必不可少（Java默认端口是1099），必不可缺的一步，缺少注册表创建，则无法绑定对象到远程注册表上 
            LocateRegistry.createRegistry(8888); 

            //把远程对象注册到RMI注册服务器上，并命名为RHello 
            //绑定的URL标准格式为：rmi://host:port/name(其中协议名可以省略，下面两种写法都是正确的） 
            Naming.bind("rmi://localhost:8888/RHello",rhello); 
//            Naming.bind("//localhost:8888/RHello",rhello); 

            System.out.println(">>>>>INFO:远程IHello对象绑定成功！"); 
        } catch (RemoteException e) { 
            System.out.println("创建远程对象发生异常！"); 
            e.printStackTrace(); 
        } catch (AlreadyBoundException e) { 
            System.out.println("发生重复绑定对象异常！"); 
            e.printStackTrace(); 
        } catch (MalformedURLException e) { 
            System.out.println("发生URL畸形异常！"); 
            e.printStackTrace(); 
        } 
    } 
}

4、写客户端，本地调用类HelloClient

/** 
* 客户端测试，在客户端调用远程对象上的远程方法，并返回结果。 
*/ 
public class HelloClient { 
    public static void main(String args[]){ 
        try { 
            //在RMI服务注册表中查找名称为RHello的对象，并调用其上的方法 
            IHello rhello =(IHello) Naming.lookup("rmi://localhost:8888/RHello"); 
            System.out.println(rhello.helloWorld()); 
            System.out.println(rhello.sayHelloToSomeBody("熔岩")); 
        } catch (NotBoundException e) { 
            e.printStackTrace(); 
        } catch (MalformedURLException e) { 
            e.printStackTrace(); 
        } catch (RemoteException e) { 
            e.printStackTrace();   
        } 
    } 
}

总结

局限性之一：RMI对服务器的IP地址和端口依赖很紧密，但是在开发的时候不知道将来的服务器IP和端口如何，但是客户端程序依赖这个IP和端口。

解决方法：（1）通过DNS来解决。（2）通过封装将IP暴露到程序代码之外。

局限性之二：RMI是Java语言的远程调用，两端的程序语言必须是Java实现。