简单层RPC应用的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NFS、Web Service等等。

一、RPC的介绍

　　什么是RPC？Remote 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 a protocol 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 or remote 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：

　　
　 　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%的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Java的RPC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Java的portmapper。

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.jar、oncrpc.jar和portmap.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.java、testrpc.java、testrpcServerStub.java、test_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Remotetea的bin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号变成 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Sun的portmap、protocol version 2的ONC/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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