隨筆檔案(496)

　　在分布式服務(wù)框架中，一個最基礎(chǔ)的問題就是遠(yuǎn)程服務(wù)是怎么通訊的，在Java領(lǐng)域中有很多可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程通訊的技術(shù)，例如：RMI、MINA、ESB、Burlap、Hessian、SOAP、EJB和JMS 等，這些名詞之間到底是些什么關(guān)系呢，它們背后到底是基于什么原理實(shí)現(xiàn)的呢，了解這些是實(shí)現(xiàn)分布式服務(wù)框架的基礎(chǔ)知識，而如果在性能上有高的要求的話，那深入了解這些技術(shù)背后的機(jī)制就是必須的了，在這篇blog中我們將來一探究竟，拋磚引玉，歡迎大家提供更多的實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程通訊的技術(shù)和原理的介紹。

　　基本原理

　　要實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)機(jī)器間的通訊，首先得來看看計算機(jī)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)通信的基本原理，在底層層面去看，網(wǎng)絡(luò)通信需要做的就是將流從一臺計算機(jī)傳輸?shù)搅硗庖慌_計算機(jī)，基于傳輸協(xié)議和網(wǎng)絡(luò)IO來實(shí)現(xiàn)，其中傳輸協(xié)議比較出名的有 http、tcp、udp等等，http、tcp、udp都是在基于Socket概念上為某類應(yīng)用場景而擴(kuò)展出的傳輸協(xié)議，網(wǎng)絡(luò)IO，主要有bio、 nio、aio三種方式，所有的分布式應(yīng)用通訊都基于這個原理而實(shí)現(xiàn)，只是為了應(yīng)用的易用，各種語言通常都會提供一些更為貼近應(yīng)用易用的應(yīng)用層協(xié)議。

　　應(yīng)用級協(xié)議

　　遠(yuǎn)程服務(wù)通訊，需要達(dá)到的目標(biāo)是在一臺計算機(jī)發(fā)起請求，另外一臺機(jī)器在接收到請求后進(jìn)行相應(yīng)的處理并將結(jié)果返回給請求端，這其中又會有諸如one way request、同步請求、異步請求等等請求方式，按照網(wǎng)絡(luò)通信原理，需要實(shí)現(xiàn)這個需要做的就是將請求轉(zhuǎn)換成流，通過傳輸協(xié)議傳輸至遠(yuǎn)端，遠(yuǎn)端計算機(jī)在接收到請求的流后進(jìn)行處理，處理完畢后將結(jié)果轉(zhuǎn)化為流，并通過傳輸協(xié)議返回給調(diào)用端。

　　原理是這樣的，但為了應(yīng)用的方便，業(yè)界推出了很多基于此原理之上的應(yīng)用級的協(xié)議，使得大家可以不用去直接操作這么底層的東西，通常應(yīng)用級的遠(yuǎn)程通信協(xié)議會提供：

　　1. 為了避免直接做流操作這么麻煩，提供一種更加易用或貼合語言的標(biāo)準(zhǔn)傳輸格式;

　　2. 網(wǎng)絡(luò)通信機(jī)制的實(shí)現(xiàn)，就是替你完成了將傳輸格式轉(zhuǎn)化為流，通過某種傳輸協(xié)議傳輸至遠(yuǎn)端計算機(jī)，遠(yuǎn)端計算機(jī)在接收到流后轉(zhuǎn)化為傳輸格式，并進(jìn)行存儲或以某種方式通知遠(yuǎn)端計算機(jī)。

　　所以在學(xué)習(xí)應(yīng)用級的遠(yuǎn)程通信協(xié)議時，我們可以帶著這幾個問題進(jìn)行學(xué)習(xí)：

　　1. 傳輸?shù)臉?biāo)準(zhǔn)格式是什么?

　　2. 怎么樣將請求轉(zhuǎn)化為傳輸?shù)牧?

　　3. 怎么接收和處理流?

　　4. 傳輸協(xié)議是?

　　不過應(yīng)用級的遠(yuǎn)程通信協(xié)議并不會在傳輸協(xié)議上做什么多大的改進(jìn)，主要是在流操作方面，讓應(yīng)用層生成流和處理流的這個過程更加的貼合所使用的語言或標(biāo)準(zhǔn)，至于傳輸協(xié)議則通常都是可選的，在java領(lǐng)域中知名的有：RMI、XML-RPC、Binary-RPC、SOAP、CORBA、JMS，來具體的看看這些遠(yuǎn)程通信的應(yīng)用級協(xié)議：

　　RMI

　　RMI是個典型的為java定制的遠(yuǎn)程通信協(xié)議，我們都知道，在single vm中，我們可以通過直接調(diào)用java object instance來實(shí)現(xiàn)通信，那么在遠(yuǎn)程通信時，如果也能按照這種方式當(dāng)然是最好了，這種遠(yuǎn)程通信的機(jī)制成為RPC(Remote Procedure Call)，RMI正是朝著這個目標(biāo)而誕生的。

　　來看下基于RMI的一次完整的遠(yuǎn)程通信過程的原理：

　　1. 客戶端發(fā)起請求，請求轉(zhuǎn)交至RMI客戶端的stub類;

　　2. stub類將請求的接口、方法、參數(shù)等信息進(jìn)行序列化;

　　3. 基于socket將序列化后的流傳輸至服務(wù)器端;

　　4. 服務(wù)器端接收到流后轉(zhuǎn)發(fā)至相應(yīng)的skelton類;

　　5. skelton類將請求的信息反序列化后調(diào)用實(shí)際的處理類;

　　6. 處理類處理完畢后將結(jié)果返回給skelton類;

　　7. Skelton類將結(jié)果序列化，通過socket將流傳送給客戶端的stub;

　　8. stub在接收到流后反序列化，將反序列化后的Java Object返回給調(diào)用者。

　　來看jboss-remoting對于此過程的一個更好的圖示：

　　根據(jù)原理來回答下之前學(xué)習(xí)應(yīng)用級協(xié)議帶著的幾個問題：

　　1. 傳輸?shù)臉?biāo)準(zhǔn)格式是什么?

　　是Java ObjectStream。

　　2. 怎么樣將請求轉(zhuǎn)化為傳輸?shù)牧?

　　基于Java串行化機(jī)制將請求的java object信息轉(zhuǎn)化為流。

　　3. 怎么接收和處理流?

　　根據(jù)采用的協(xié)議啟動相應(yīng)的監(jiān)聽端口，當(dāng)有流進(jìn)入后基于Java串行化機(jī)制將流進(jìn)行反序列化，并根據(jù)RMI協(xié)議獲取到相應(yīng)的處理對象信息，進(jìn)行調(diào)用并處理，處理完畢后的結(jié)果同樣基于java串行化機(jī)制進(jìn)行返回。

　　4. 傳輸協(xié)議是?

　　Socket。

　　XML-RPC

　　XML-RPC也是一種和RMI類似的遠(yuǎn)程調(diào)用的協(xié)議，它和RMI的不同之處在于它以標(biāo)準(zhǔn)的xml格式來定義請求的信息(請求的對象、方法、參數(shù)等)，這樣的好處是什么呢，就是在跨語言通訊的時候也可以使用。

　　來看下XML-RPC協(xié)議的一次遠(yuǎn)程通信過程：

　　1. 客戶端發(fā)起請求，按照XML-RPC協(xié)議將請求信息進(jìn)行填充;

　　2. 填充完畢后將xml轉(zhuǎn)化為流，通過傳輸協(xié)議進(jìn)行傳輸;

　　3. 接收到在接收到流后轉(zhuǎn)換為xml，按照XML-RPC協(xié)議獲取請求的信息并進(jìn)行處理;

　　4. 處理完畢后將結(jié)果按照XML-RPC協(xié)議寫入xml中并返回。

　　圖示以上過程：

　　同樣來回答問題：

　　1. 傳輸?shù)臉?biāo)準(zhǔn)格式是?

　　標(biāo)準(zhǔn)格式的XML。

　　2. 怎么樣將請求轉(zhuǎn)化為傳輸?shù)牧?

　　將XML轉(zhuǎn)化為流。

　　3. 怎么接收和處理流?

　　通過監(jiān)聽的端口獲取到請求的流，轉(zhuǎn)化為XML，并根據(jù)協(xié)議獲取請求的信息，進(jìn)行處理并將結(jié)果寫入XML中返回。

　　4. 傳輸協(xié)議是?

　　Http。

　　Binary-RPC

　　Binary-RPC看名字就知道和XML-RPC是差不多的了，不同之處僅在于傳輸?shù)臉?biāo)準(zhǔn)格式由XML轉(zhuǎn)為了二進(jìn)制的格式。

　　同樣來回答問題：

　　1. 傳輸?shù)臉?biāo)準(zhǔn)格式是?

　　標(biāo)準(zhǔn)格式的二進(jìn)制文件。

　　2. 怎么樣將請求轉(zhuǎn)化為傳輸?shù)牧?

　　將二進(jìn)制格式文件轉(zhuǎn)化為流。

　　3. 怎么接收和處理流?

　　通過監(jiān)聽的端口獲取到請求的流，轉(zhuǎn)化為二進(jìn)制文件，根據(jù)協(xié)議獲取請求的信息，進(jìn)行處理并將結(jié)果寫入XML中返回。

　　4. 傳輸協(xié)議是?

　　Http。

　　SOAP

　　SOAP原意為Simple Object Access Protocol，是一個用于分布式環(huán)境的、輕量級的、基于XML進(jìn)行信息交換的通信協(xié)議，可以認(rèn)為SOAP是XML RPC的高級版，兩者的原理完全相同，都是http+XML，不同的僅在于兩者定義的XML規(guī)范不同，SOAP也是Webservice采用的服務(wù)調(diào)用協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，因此在此就不多加闡述了。

　　CORBA

　　Common Object Request Broker Architecture(公用對象請求代理[調(diào)度]程序體系結(jié)構(gòu))，是一組用來定義“分布式對象系統(tǒng)”的標(biāo)準(zhǔn)，由OMG(Object Menagement Group)作為發(fā)起和標(biāo)準(zhǔn)制定單位。CORBA的目的是定義一套協(xié)議，符合這個協(xié)議的對象可以互相交互，不論它們是用什么樣的語言寫的，不論它們運(yùn)行于什么樣的機(jī)器和操作系統(tǒng)。

　　CORBA在我看來是個類似于SOA的體系架構(gòu)，涵蓋可選的遠(yuǎn)程通信協(xié)議，但其本身不能列入通信協(xié)議這里來講，而且CORBA基本淘汰，再加上對CORBA也不怎么懂，在此就不進(jìn)行闡述了。

　　JMS

　　JMS呢，是實(shí)現(xiàn)java領(lǐng)域遠(yuǎn)程通信的一種手段和方法，基于JMS實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程通信時和RPC是不同的，雖然可以做到RPC的效果，但因?yàn)椴皇菑膮f(xié)議級別定義的，因此我們不認(rèn)為JMS是個RPC協(xié)議，但它確實(shí)是個遠(yuǎn)程通信協(xié)議，在其他的語言體系中也存在著類似JMS的東西，可以統(tǒng)一的將這類機(jī)制稱為消息機(jī)制，而消息機(jī)制呢，通常是高并發(fā)、分布式領(lǐng)域推薦的一種通信機(jī)制，這里的主要一個問題是容錯(詳細(xì)見ErLang論文)。

　　來看JMS中的一次遠(yuǎn)程通信的過程：

　　1. 客戶端將請求轉(zhuǎn)化為符合JMS規(guī)定的Message;

　　2. 通過JMS API將Message放入JMS Queue或Topic中;

　　3. 如為JMS Queue，則發(fā)送中相應(yīng)的目標(biāo)Queue中，如為Topic，則發(fā)送給訂閱了此Topic的JMS Queue。

　　4. 處理端則通過輪訓(xùn)JMS Queue，來獲取消息，接收到消息后根據(jù)JMS協(xié)議來解析Message并處理。

　　回答問題：

　　1. 傳輸?shù)臉?biāo)準(zhǔn)格式是?

　　JMS規(guī)定的Message。

　　2. 怎么樣將請求轉(zhuǎn)化為傳輸?shù)牧?

　　將參數(shù)信息放入Message中即可。

　　3. 怎么接收和處理流?

　　輪訓(xùn)JMS Queue來接收Message，接收到后進(jìn)行處理，處理完畢后仍然是以Message的方式放入Queue中發(fā)送或Multicast。

　　4. 傳輸協(xié)議是?

　　不限。

　　基于JMS也是常用的實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程異步調(diào)用的方法之一。