rpc简介、原理、实例-缘于difx

简介

RPC(Remote Procedure Call,远程过程调用)是建立在Socket之上的,出于一种类比的愿望,在一台机器上运行的主程序,可以调用另一台机器上准备好的子程序,就像LPC(本地过程调用).越底层,代码越复杂、灵活性越高、效率越高;越上层,抽象封装的越好、代码越简单、效率越差。Socket和RPC的区别再次说明了这点。在传统的编程概念中,过程是由程序员在本地编译完成,并只能局限在本地运行的一段代码,也即其主程序和过程之间的运行关系是本地调用关系。因此这种结构在网络日益发展的今天已无法适应实际需求。众所周知,传统过程调用模式无法充分利用网络上其他主机的资源(如CPU、Memory等),也无法提高代码在实体间的共享程度,使得主机资源大量浪费。

      通过RPC我们可以充分利用非共享内存的多处理器环境(例如通过局域网连接得多台工作站),这样可以简便地将你的应用分布在多台工作站上,应用程序就像运行在一个多处理器的计算机上一样。你可以方便的实现过程代码共享,提高系统资源的利用率,也可以将以大量数值处理的操作放在处理能力较强的系统上运行,从而减轻前端机的负担。

    RPC作为普遍的C/S开发方法,开发效率高效,可靠.但RPC方法的基本原则是--以模块调用的简单性忽略通讯的具体细节,以便程序员不用关心C/S之间的通讯协议,集中精力对付实现过程.这就决定了 RPC生成的通讯包不可能对每种应用都有最恰当的处理办法,与Socket方法相比,传输相同的有效数据,RPC占用更多的网络带宽.
  RPC是在Socket的基础上实现的,它比socket需要更多的网络和系统资源.另外,在对程序优化时,程序员虽然可以直接修改由rpcgen产生的令人费解的源程序,但对于追求程序设计高效率的RPC而言,获得的简单性则被大大削弱.

RPC的结构原理及其调用机制

如前所述RPC其实也是种C/S的编程模式,有点类似C/S Socket 编程模式,但要比它更高一层。当我们在建立RPC服务以后,客户端的调用参数通过底层的RPC传输通道,可以是UDP,也可以是TCP(也即TI-RPC—无关性传输),并根据传输前所提供的目的地址及RPC上层应用程序号转至相应的RPC应用程序服务端,且此时的客户端处于等待状态,直至收到应答或Time Out超时信号。当服务器端获得请求消息,则会根据注册RPC时告诉RPC系统的例程入口地址,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,客户端程序才会继续运行。

在这个过程中,一个远程过程是有三个要素来唯一确定的:程序号、版本号和过程号。

程序号是用来区别一组相关的并且具有唯一过程好的远程过程。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,通过版本的引入,使得不同版本下的RPC能同时提供服务。每个版本都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。

基于RPC的应用系统开发

通过以上对RPC原理的简介后,我们再来继续讨论如何来开发基于RPC的应用系统。

一般而言在开发RPC时,我们通常分为三个步骤:

a、 定义说明客户/服务器的通信协议:这里所说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和返回参数的数据类型,还包括底层传输类型(可以是UDP或TCP),当然也可以由RPC底层函数自动选择连接类型建立TI-RPC。最简单的协议生成的方法是采用协议编译工具,常用的有Rpcgen,我会在后面实例中详细描述其使用方法。

b、  开发客户端程序。

c、  开发服务器端程序。

开发客户端和服务器端的程序时,RPC提供了我们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不同程度控制。一般可分为5个等级的编程接口,接下来我们分别讨论一下各层所提供的功能函数。

简单层例程

简单层是面向普通RPC应用,为了快速开发RPC应用服务而设计的,他提供了如下功能函数。

  函数名

             功能描述

Rpc_reg( )

在一特定类型的传输层上注册某个过程,来作为提供服务的RPC程序

Rpc_call( )

远程调用在指定主机上指定的过程

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

                                

高层例程

在这一层,程序需要在发出调用请求前先创建一个客户端句柄,或是在侦听请求前先建立一个服务器端句柄。程序在该层可以自由的将自己的应用绑在所有的传输端口上,它提供了如下功能函数。

          

  函数名

             功能描述

Clnt_create( )

程序通过这个功能调用,告诉底层RPC服务器的位置及其传输类型

Clnt_create_timed( )

定义每次尝试连接的超时最大时间

Svc_create( )

在指定类型的传输端口上建立服务器句柄,告诉底层RPC事件过程的相应入口地址

Clnt_call()

向服务器端发出一个RPC调用请求

中间层例程

中间层向程序提供更为详细的RPC控制接口,而这一层的代码变得更为复杂,但运行也更为有效,它提供了如下功能函数。

  函数名

             功能描述

Clnt_tp_create( )

在指定的传输端口上建立客户端句柄

Clnt_tp_create_timed( )

定义最大传输时延

Svc_tp_creaet( )

在指定的传输端口上建立服务句柄

Clnt_call( )

向服务器端发出RPC调用请求

                

专家层例程

这层提供了更多的一系列与传输相关的功能调用,它提供了如下功能函数。

 

  函数名

             功能描述

Clnt_tli_create( )

在指定的传输端口上建立客户端句柄

Svc_tli_create( )

在指定的传输端口上建立服务句柄

Rpcb_set( )

通过调用rpcbind将RPC服务和网络地址做映射

Rpcb_unset( )

删除rpcb_set( ) 所建的映射关系

Rpcb_getaddr( )

调用rpcbind来犯会指定RPC服务所对应的传输地址

Svc_reg( )

将指定的程序和版本号与相应的时间例程建起关联

Svc_ureg( )

删除有svc_reg( ) 所建的关联

Clnt_call( )

客户端向指定的服务器端发起RPC请求

底层例程

该层提供了所有对传输选项进行控制的调用接口,它提供了如下功能函数。

  函数名

             功能描述

Clnt_dg_create( )

采用无连接方式向远程过程在客户端建立客户句柄

Svc_dg_create( )

采用无连接方式建立服务句柄

Clnt_vc_create( )

采用面向连接的方式建立客户句柄

Svc_vc_create( )

采用面向连接的方式建立RPC服务句柄

Clnt_call( )

客户端向服务器端发送调用请求

实例介绍

以下我将通过实例向读者介绍通过简单层RPC的实现方法。通常在此过程中我们将使用RPC协议编译工具—Rpcgen。Rpcgen 工具用来生成远程程序接口模块,它将以RPC语言书写的源代码进行编译,Rpc 语言在结构和语法上同C语言相似。由Rpcgen 编译生成的C源程序可以直接用C编译器进行编译,因此整个编译工作将分为两个部分。Rpcgen的源程序以.x结尾,通过其编译将生成如下文件:

a) 一个头文件(.h)包括服务器和客户端程序变量、常量、类型等说明。

b) 一系列的XDR例程,它可以对头文件中定义的数据类型进行处理。

c)  一个Server 端的标准程序框架。

d) 一个Client 端的标准程序框架。

   当然,这些输出可以是选择性的,Rpcgen 的编译选项说明如下:

  选项

功能

‘-’ a

生成所有的模板文件

‘-’ Sc

生成客户端的模板文件

‘-’ Ss

生成服务器端的模板文件

‘-’ Sm

生成Makefile 文件

      (详见Solaris Rpcgen Manaul)

 

Rpcgen 源程序 time.x:

program TIMEPROG {
   version PRINTIMEVERS {
     string PRINTIME(string) = 1; /* 过程号 */
   } = 1; /* 版本号 */
} = 0x20000001; /* 程序号 */


time_proc.c源程序:

/* time_proc.c: implementation of the remote procedure "printime" */ 

#include <stdio.h> 
#include <rpc/rpc.h>           /* always needed */ 
#include "time.h"                  /* time.h will be generated by rpcgen */ 
#include <time.h>         

/* Remote version of "printime" */ 
char ** printime_1_svc(char **msg,struct svc_req *req)
{
   static char * result; /* must be static! */
   static char tmp_char[100];
   time_t rawtime;   

   FILE *f; 

   f = fopen("/tmp/rpc_result", "a+");
   if (f == (FILE *)NULL) {
     strcpy(tmp_char,"Error");
     result = tmp_char;;
     return (&result);
    }

   fprintf(f, "%s", *msg);                      //used for debugging 
   fclose(f);
   time(&rawtime);
   sprintf(tmp_char,"Current time is :%s",ctime(&rawtime));
   result =tmp_char;
   return (&result);
}


rtime.c源代码

/*
* rtime.c: remote version
* of "printime.c"
*/
 
#include <stdio.h>
#include "time.h" /* time.h generated by rpcgen */ 
main(int argc, char **argv)
{
  CLIENT *clnt;
  char *result;
  char *server;
  char *message; 

 if (argc != 3) {
     fprintf(stderr, "usage: %s host messagen", argv[0]);
     exit(1);
    }

  server = argv[1];
  message = argv[2];

  /*
   * Create client "handle" used for
   * calling TIMEPROG on the server
   * designated on the command line.
   */
  //clnt = clnt_create(server, TIMEPROG, PRINTIMEVERS, "visible");
clnt = clnt_create(server, TIMEPROG, PRINTIMEVERS, "TCP"); 

  if (clnt == (CLIENT *)NULL) {
   /*
    * Couldn't establish connection
    * with server.
    * Print error message and die.
    */
   clnt_pcreateerror(server);
   exit(1);
   }

  /*
* Call the remote procedure
   * "printime" on the server
   */
   result =*printime_1(&message,clnt);
   if (result== (char *)NULL) {
     /*
      * An error occurred while calling
      * the server.
      * Print error message and die.
      */ 
     clnt_perror(clnt, server);
     exit(1);
    }

   /* Okay, we successfully called
    * the remote procedure.
    */
    if (strcmp(result,"Error")==0){
   /*
    * Server was unable to print
    * the time.
    * Print error message and die.
    */

 
    fprintf(stderr, "%s: could not get the timen",argv[0]);
    exit(1);
    }

    printf("From the Time Server ...%s",result);  
    clnt_destroy( clnt );
    exit(0);
}

 

编译方法

   有了以上的三段代码后,就可用rpcgen 编译工具进行RPC协议编译,命令如下:

   $rpcgen time.x(rpcgen -C -a -M -N time.x(多个参数时))

   rpcgen 会自动生成time.h、time_svc.c、time_clnt.c

   再用系统提供的gcc进行C的编译,命令如下:

   $gcc rtime.c time_clnt.c -o rtime –lnsl                            //客户端编译

$gcc time_proc.c time_svc.c -o time_server  –lnsl      //服务器端编译

编译成功后即可在Server端运行time_server,立即将该服务绑定在rpc服务端口上提供服务。在客户端运行./rdate hostname msg (msg 是一字符串,笔者用来测试时建立的),立即会返回hostname 端的时间。

出错问题

Cannot register service

RPC: Authentication error; why = Client credential too weak unable to register (TIMEPROG, PRINTIMEVERS, udp)

解决方法:使用root账户即可(同时检查portmap是否安装了)

time_proc.c:7: error: conflicting types for printime_1?

源程序time_proc.c中报错

解决方法,改为char ** printime_1_svc(char **msg,struct svc_req *req)即可。

RPC: Unknown protocol

      这个原因可能是rpc依赖包没有安装,或者使用函数clnt_create的时候,最后一个参数应该不使用visible,而是tcp。


参考文档:http://docs.freebsd.org/44doc/psd/22.rpcgen/paper.pdf

Linux.C 高级程序员指南

http://www.cs.rutgers.edu/~pxk/rutgers/notes/rpc/index.html

http://fossies.org/linux/misc/old/portmap-6.0.tgz/

posted on 2013-11-14 11:14  小尾巴猴子  阅读(326)  评论(0编辑  收藏  举报

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