简单的RPC java实现

 我也承认,RPC的名声大噪之时是在2003年,那一个“冲击波”病毒(Blaster Worm virus)袭卷全球的一年。而“冲击波”正是用着RPC这把刀来敲开了远程电脑的大门。当然RPC 有更多正面的应用,比如NFSWeb Service等等。

一、RPC的介绍

  什么是RPCRemote Procedure Call,远程过程调用。也就是说,调用过程代码并不是在调用者本地运行,而是要实现调用者与被调用者二地之间的连接与通信。比较严格的定义是:Remote procedure call (RPC) is aprotocol that allows a computer program running on one computer to cause a subroutine on another computer to be executed without the programmer explicitly coding the details for this interaction. When the software in question is written using object-oriented principles, RPC may be referred to as remote invocation orremote method invocation. 这样一讲,容易联想到C/S模式的程序设计,我想是对的。RPC的基本通信模型是基于Client/Server进程间相互通信模型的一种同步通信形式;它对Client提供了远程服务的过程抽象,其底层消息传递操作对Client是透明的。在RPC中,Client即是请求服务的调用者(Caller),而Server则是执行Client的请求而被调用的程序 (Callee)

  下图是RPC调用协议图:

简单的RPC java实现_第1张图片

  
   有很多文章对这张经典的图作了很好的描述,归纳讲即是:首先是建立RPC服务,约定底层的RPC传输通道(UDP或是TCP)。客户端的调用参数根据传输前所提供的目的地址及RPC 上层应用程序号,通过底层的RPC传输通道转至相应的服务器,即RPC Application Porgramme Server。客户端随即处于等待状态,以服务器等待应答或Time Out超时信号。当服务器端获得了请求消息,会根据注册RPC时告诉RPC系统的程序入口地址执行相应的操作,并将结果返回至客户端。当一次RPC调用结束后,相应线程发送相应的信号,客户端程序便继续运行。有三个要素来标识唯一的远程过程:程序号、版本号、过程号。其中,程序号是用来区别一组相关的并且具有唯一过程号的远程过程;一个程序可以有一个或几个不同的版本;而每个版本的程序都包含一系列能被远程调用的过程。(这句比较拗口难读的话,一会儿用代码来解释)同一个版本可以包含有许多可供远程调用的过程,每个过程则有其唯一标示的过程号。通过版本的引入,使得不同版本下的 RPC能同时提供服务。

  至于更深入的RPC知识,就超出了文本讨论的东西了,在这里我们主要还是来谈以Java实现的问题。


二、RPC应用开发步骤

  由我们上面对于RPC调用协议图的讲解看来,RPC的开发一般涉及三方面:
  1.定义客户端、服务器端的通信协议。此处的通信协议是指定义服务过程的名称、调用参数的数据类型、返回参数的数据类型、底层传输类型(UDP/TCP)等等。

  2.开发客户端程序。

  3.开发服务器端程序。

对于RPC通信协议的生成,最简单的方法是利用协议编译工具。常用的是rpcgen,不过这是一个用于生成实现RPC协议的C程序的生成器。要使用Java来实现的话,我们需要使用另外的生成器,即是下面要讲的Remotetea



三、工具介绍

  说起Remotetea可能有很多朋友都不太熟悉,因为我在网上搜寻关于Remotetea的中文资料一篇也没有。既然如此,我就略为写几笔吧:)

  Remotetea是一个基于GNULGPL的开源的项目,它完全在Java 2/1.1平台上实现了ONC/RPC协议;由于是纯的100%Java编写,所以不需要任何本地的库(native binary/libraries)

简单的讲,它就是今天我们用于代替rpcgen而开发纯JavaRPC应用的工具。它的特点是:

  1. 100%的纯Java开发

  2. 完整的客户端功能,包括portmapper的访问。

  3. 完整的服务器端功能。

  4. 有为.x文件设计的纯Java协议编译工具,与rpcgen兼容。

  5. 基于Javaportmapper

  6. 开源的代码;文档支持。

下载Remotetea,请在http://sourceforge.net/project/showfiles.php?group_id=87517 这里察看。下载bin包并解压,可以在classes文件夹中找到jrpcgen.jaroncrpc.jarportmap.jar



四、简单层RPC应用的Java实现

  1. RPC的不同层次接口

  其实在开发客户端和服务器端的程序时,RPC提供了不同层次的开发例程调用接口。不同层次的接口提供了对RPC不同程度级别的控制。一般可分为五个等级的编程接口:简单层例程、高层例程、中间层例程、专家层例程、底层例程。其中,简单层是为快速开发RPC应用服务而设计的,面向普通RPC应用;关于其他层例程,在这里就暂不提及了。简单层其函数列表如下:

  Rpc_reg( )——在某一特定类型的传输层上注册一个过程,以作为提供服务的RPC程序。

  Rpc_call( )——可以远程调用特定主机上的特定过程。

  Rpc_Broadcast( ) ——向指定类型的所有传输端口上广播一个远程过程调用请求。

实现简单层时,便会用到我们刚才要提到的Remotetea。它可以将以类C语言语法的RPC语言进行源代码编译。在这里先提一下所谓“类C语言语法的RPC语言”。

  2. RPC语言及其编译

  RPC语言是XDR语言的控制扩展,与XDR语言一样在RFC1014中定义。句法的注意事项:

  a. 有两个保留字:“program”和“version”

  b. 一个程序定义中不能出现两次版本名或版本号。

  c. 在一个版本的定义中,过程名称至多只能出现一次。

  d. 程序标识与常量和类型标识在同一空间中。

  e. 只有无符号常数才能被附值给程序,版本和过程。

所用到的文件后缀名为.x,可以称为x-文件。下面即是测试用的一个test.x文件的代码:

//////////////////////////////////////////////////////////

/*

* test.x: TEST Remote Procedure Function

*/



const MAXNAMELEN = 2048; /* maximum length of a test string */

typedef string test_string<MAXNAMELEN>; /* a directory entry */



/*

* THE TEST Remote Procedure Function program definition

*/



program TEST_RPC_FUNCTION_NUMBER


  version TEST_RPC_FUNCTION_VERSION

  { 
            mcps_string TEST_TEST(string) = 1; /* 
这是过程号 */

            mcps_string TEST_DO_PROCESS(string) = 2; /* 这是过程号 */

        } = 1; /* 这是程序号 */

} = 0x20000001; /* 这是版本号 */


//////////////////////////////////////////////////////////

有这个文件以后,便可以在控制台敲入:java -jar jrpcgen test.x,执行后则会生成这几个文件(jrpcgen可以支持参数编译,请参照Remotetea的文档):testrpcClient.javatestrpc.javatestrpcServerStub.javatest_string.java

  3. 生成文件说明

  通过用jrpcgen编译.x文件,将生成四个java文件,下面看看每个文件是干什么的。

  testrpc.java:这个文件相当是c中的.h头文件,它主要包括服务器和客户端程序变量、常量、类型等说明。

  test_string.java:从名字可以看出是字符串变量相关的,我想应该也可以这么讲吧。它其实是一个XDR例程,可以对在testrpc.java文件中定义的数据类型进行处理。

  testrpcClient.java:客户端的标准程序框架,提供一组特定的在x-文件中定义的远程过程。该框架类继承自OncRpcClientStub类:这是一个抽象类,用于在特定的客户端上构建ONC/RPC程序的基础类。

  testrpcServerStub.java:服务器端的标准程序框架,提供一组特定的在x-文件中定义的远程过程。该框架类继承自OncRpcServerStub类并实现OncRpcDispatchable接口:前者也是一个抽象类,用于在特定的服务器端上构建ONC/RPC程序的基础类;后者接口用于分配和处理来自客户端的ONC/RPC请求。


  4. 开发客户端程序

 有了以上的介绍,形势就开始明朗了。我们的客户端程序只需继承自生成的testrpcClient这个客户端框架类就可以了。代码如下:

//////////////////////////////////////////////////////////

import java.io.IOException;

import java.net.InetAddress;

import java.net.UnknownHostException;

import org.acplt.oncrpc.OncRpcClient;

import org.acplt.oncrpc.OncRpcException;

import org.acplt.oncrpc.OncRpcProtocols;

import testrpcClient ;


/*

* @author Noshoeman

*/

public class TestClient extends testrpcClient {

//可以有很多种构造函数,有较大灵活性,这里只写一种。

    /**

    * @param host

    * @param port

    * @param protocol

    * @throws OncRpcException

    * @throws IOException   

    */

    public TestClient(InetAddress host, int port, int protocol)

        throws OncRpcException, IOException {

        super(host, port, protocol);

        //不需要做任何事。

   }

    /**

    * @param args

    * 这里是测试用的主函数

    */

    public static void main(String[] args) {

        //我们在单机测试,取得本地信息

        System.out.println("--Start client.--");

        InetAddress address = null;

        try {

            address = InetAddress.getLocalHost();

        } catch (UnknownHostException e) {

            e.printStackTrace();

        }

        //构造客户端并进行测试

        try {

            TestClient client = new TestClient(address,2023,OncRpcProtocols.ONCRPC_TCP);

            client.TEST_DO_PROCESS ("Hello!");

            client.close();

        } catch (OncRpcException e) {

            e.printStackTrace();

        } catch (IOException e) {

            e.printStackTrace();

        }

    }

}

//////////////////////////////////////////////////////////

 

  整个过程没有什么需要多提的;注意的是在new客端的时候,端口2023是我随便写的,最后的OncRpcProtocols.ONCRPC_TCP,即是我们在前面的提到的约定底层的RPC传输通道,这里我们使用的是TCP(数值好像是6),也可以换为UDP。这样,一个简单的客户端测试程序就写好了。


  5. 开发服务器端程序

  和客户端程序的开发经验类似,也是继承自 testrpcServerStub 这个框架类。与客户端不同的是,在这里我们就需要实现远程过程的响应。示例代码如下:

//////////////////////////////////////////////////////////

import java.net.UnknownHostException;

import java.io.IOException;

import java.net.InetAddress;

import org.acplt.oncrpc.OncRpcException;

import test_string;

import testrpcServerStub;


/**

* @author Noshoeman

*/

public class TestServer extends testrpcServerStub {

    /**

    * @param bindAddr

    * @param port

    * @throws OncRpcException

    * @throws IOException

    */

    public TestServer(InetAddress bindAddr, int port) throws OncRpcException,

        IOException {

        super(bindAddr, port);

    }


    /*

    * 这是第一个远程过程

    * @see testrpcServerStub#TEST_TEST(java.lang.String)

    */

    public mcps_string TEST_TEST(String arg1) {

        System.out.println("This is test function! " + arg1);

        return null;

    }


    /*

    * 这是第二个远程过程

    * @see testrpcServerStub#TEST_DO_PROCESS(java.lang.String)

    */

    public mcps_string TEST_DO_PROCESS(String arg1) {

        System.out.println("Got msg from client: " + arg1);

        return null;

    }


    /**

    * 服务器端的主函数

    * @param args

    */

    public static void main(String[] args) {

        try {

            System.out.println("Server starting...");

            InetAddress address = null;

            try {

                address = InetAddress.getLocalHost();

                System.out.println(address.toString());

            } catch (UnknownHostException e) {

                System.out.println("-------");

                e.printStackTrace();

            }

            TestServer server = new TestServer(address, 2023);

            System.out.println("Is server null? " + (server == null ? true : false));

            server.run();

        } catch (Exception e) {

            e.printStackTrace();

        }

    }

}

//////////////////////////////////////////////////////////

  这样一来,服务器的测试例程就写好了。不愿意用ant来编译的“懒友”(me too),可以用eclipse建立两个相同的copy工程来分别编译并执行。先run服务器端,然后再run客户端,就可以看到当客户端run起来以后,服务器端的控制台出现字符:

Got msg from client: Hello!

恭喜,大功告成!


  6. 一些不愿意见到的事

  在这过程中,可能不会太顺利。但其实事情也并非不顺,只是多了些波澜,而往往就是这些波澜,让我们痛苦不堪……

  你可能无法正确调用jrpcgen,请注意Java相关的路径设置;如果是在1.5x下尝试始终有问题的话,请换1.4x试试。

  你可能会编译不过,请注意引入所需要的jar文件,在下载Remoteteabin文件中有。

  但我在这里其实想说的是在run的时候出错。在run服务器端的时候,控制台打出了:Is server null?false这样的信息,但是在程序坚持一小会儿以后,就会出现:

org.acplt.oncrpc.OncRpcException: ONC/RPC portmap failure

at org.acplt.oncrpc.OncRpcPortmapClient.setPort(OncRpcPortmapClient.java:314)

at org.acplt.oncrpc.server.OncRpcUdpServerTransport.register(OncRpcUdpServerTransport.java:215)

at org.acplt.oncrpc.server.OncRpcServerStub.register(OncRpcServerStub.java:100)

at org.acplt.oncrpc.server.OncRpcServerStub.run(OncRpcServerStub.java:80)

at test.TestServer.main(TestServer.java:89)

  如果是遇到的这个错误,那么想说的是恭喜你,因为这表明你的程序本身已经没有问题了;问题只在于portmap

  7. 如何解决ONC/RPC portmap failure

  要说清楚怕也是可以写一本小书了。在这里我们不打算细究这个问题,我要说的是如何解决上面遇到的问题。(当然没有遇到的话是甚好)

       portmap 即“端口映射”,是一个server , 主要功能是转换 TCP/IP 通讯协定的port变成 RPC program number , 因为这样客户端才能做RPC calls

       所以,显然,在之前Remotetea包中的一个portmap.jar,则是一个基于Java实现的,兼容Sunportmapprotocol version 2ONC/RPC portmap

  这样的话,要解决其实很简单了。如果在Linux下,一般已经在/sbin/portmap下有了,man一下用法,其实就敲入portmap便好;如果在Windows下,则启用在Remotetea包中带的portmap.jar就可以了:java -jar jportmap.jar。如果在Windows下还有问题,请注意在系统管理的“服务(service)”里,有两个关于RPC的服务,打开再试试。当然,在Linux下,也可以同样使用这里的portmap.jar

  唔,好了,就写到这里罢。

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