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RPC协议综述

远程调用需要解决的5个问题

如何规定远程调用的语法？
包括调用功能、返回值、入参、异常处理等。
如果传递参数？
操作符、操作数顺序，超长字符的首尾分界等。
如何表示数据？
基本数据类型、变长类型、结构体、类等。不同编程语言对int型的表示不同。
传输超过一个Byte的数据需要处理大小端问题：Big Endian和Little Endian。

A big-endian system stores the most significant byte of a word at the smallest memory address and the least significant byte at the largest. A little-endian system, in contrast, stores the least-significant byte at the smallest address. Bi-endianness is a feature supported by numerous computer architectures that feature switchable endianness in data fetches and stores or for instruction fetches.
TCP/IP协议按照Big Endian设计，x86机器多按照Little Endian设计（Little Endian也是人书写的习惯）。

如何知道服务端的功能接口？以及调用的端口？
发生了错误、重传、丢包、性能等问题怎么办？

协议约定问题

RPC调用标准

来自Bruce Jay Nelson的论文Implementing Remote Procedure Calls

当客户端的应用想发起一个远程调用时，它实际是通过本地调用本地调用方的 Stub。它负责将调用的接口、方法和参数，通过约定的协议规范进行编码，并通过本地的 RPCRuntime 进行传输，将调用网络包发送到服务器。服务器端的 RPCRuntime 收到请求后，交给提供方 Stub 进行解码，然后调用服务端的方法，服务端执行方法，返回结果，提供方 Stub 将返回结果编码后，发送给客户端，客户端的 RPCRuntime 收到结果，发给调用方 Stub 解码得到结果，返回给客户端。这里面分了三个层次，对于用户层和服务端，都像是本地调用一样，专注于业务逻辑的处理就可以了。对于 Stub 层，处理双方约定好的语法、语义、封装、解封装。对于 RPCRuntime，主要处理高性能的传输，以及网络的错误和异常。

NFS协议中使用了RPC框架。

XDR（External Data Representation，外部数据表示法）是一个标准的数据压缩格式，可以表示基本数据类型，也可以表示结构体。

几种基本数据类型：

在 RPC 的调用过程中，所有的数据类型都要封装成类似的格式。而且 RPC 的调用和结果返回，也有严格的格式。

XID 唯一标识一对请求和回复。请求为 0，回复为 1。
RPC 有版本号，两端要匹配 RPC 协议的版本号。如果不匹配，就会返回 Deny，原因就是 RPC_MISMATCH。
程序有编号。如果服务端找不到这个程序，就会返回 PROG_UNAVAIL。
程序有版本号。如果程序的版本号不匹配，就会返回 PROG_MISMATCH。
一个程序可以有多个方法，方法也有编号，如果找不到方法，就会返回 PROC_UNAVAIL。
调用需要认证鉴权，如果不通过，则 Deny。
最后是参数列表，如果参数无法解析，则返回 GABAGE_ARGS。

为了可以成功调用 RPC，在客户端和服务端实现 RPC 的时候，首先要定义一个双方都认可的程序、版本、方法、参数等。

最下层的是 XDR 文件，用于编码和解码参数。这个文件是客户端和服务端共享的，因为只有双方一致才能成功通信。

传输问题

ONC RPC的类库

在这个类库中，为了解决传输问题，对于每一个客户端，都会创建一个传输管理层，而每一次 RPC 调用，都会是一个任务，在传输管理层，你可以看到熟悉的队列机制、拥塞窗口机制等。

由于在网络传输的时候，经常需要等待，因而同步的方式往往效率比较低，因而也就有 Socket 的异步模型。为了能够异步处理，对于远程调用的处理，往往是通过状态机来实现的。只有当满足某个状态的时候，才进行下一步，如果不满足状态，不是在那里等，而是将资源留出来，用来处理其他的 RPC 调用。
这里处理了连接失败、重试、发送失败、超时、重试等场景。首先，进入起始状态，查看 RPC 的传输层队列中有没有空闲的位置，可以处理新的 RPC 任务。如果没有，说明太忙了，或直接结束或重试。如果申请成功，就可以分配内存，获取服务的端口号，然后连接服务器。连接的过程要有一段时间，因而要等待连接的结果，会有连接失败，或直接结束或重试。如果连接成功，则开始发送 RPC 请求，然后等待获取 RPC 结果，这个过程也需要一定的时间；如果发送出错，可以重新发送；如果连接断了，可以重新连接；如果超时，可以重新传输；如果获取到结果，就可以解码，正常结束。

服务发现

ONC RPC中，服务发现是通过portmapper实现的。
portmapper 会启动在一个众所周知的端口上，RPC 程序由于是用户自己写的，会监听在一个随机端口上，但是 RPC 程序启动的时候，会向 portmapper 注册。客户端要访问 RPC 服务端这个程序的时候，首先查询 portmapper，获取 RPC 服务端程序的随机端口，然后向这个随机端口建立连接，开始 RPC 调用。从图中可以看出，mount 命令的 RPC 调用，就是这样实现的。

参考

趣谈网络协议-RPC协议综述

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