簡單介紹.Net遠程方法調用研究

2019-11-18 12:00:33

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供稿：網友

　　簡介
　　
　　遠程方法調用發展到現在，已經有以下幾種框架實現：DCE/RPC，CORBA，DCOM，MTS/COM+，java RMI，Java EJB，Web Services/SOAP/xml-RPC，NET Remoting，本文主要介紹了.NET遠程方法調用的原理，實現以及與微軟COM/DCOM實現的異同點。
　　
　　框架
　　
　　Microsoft .NET Remoting 提供了一種答應對象通過應用程序域與另一對象進行交互的框架。眾所周知，Web服務僅僅提供了一種簡單的輕易理解的方法來實現跨平臺，跨語言的交互，而DotNet Remoting相對于Web服務就像asp相對于CGI那樣，實現了一種質的轉變。DotNet Remoting提供了一個可擴展的框架，它可以選擇不同的傳輸機制（HTTP和TCP是內置的），不同的編碼方式（SOAP以及二進制代碼），安全設置（IIS或SSL），同時提供了多種服務，包括激活和生存期支持。
　　
　　遠程方法調用
　　
　　對于遠程方法調用來說，最直接的問題恐怕是：一個本地方法，推而廣之，一個本地對象，假如放在網絡環境中，如何傳遞這個方法的調用，返回，如何傳遞這個對象的請求。雖然對于應用開發人員來說這個并不是必不可少的事，但對于我們學習分布式操作系統來說，我想這是應該搞清楚的。我們知道，DCOM協議也被稱為對象RPC，它建立在DCE RPC協議基礎上，也就是說，在網絡傳輸這一層，它必須使用非凡的協議。另外Windows RPC 機制要求熟悉的類型和使用 IDL 工具的封送處理知識，并向開發人員公開 RPC 客戶端和服務器存根的治理。Remoting 在為 .NET 提供 RPC 時要輕易得多，而且由于使用簡單易懂的 .NET 數據類型，從而消除了早期 RPC 機制中存在的類型不匹配的情況（這是一個非常大的威脅）。配置為使用 HTTP 或 TCP 協議，并使用 XML 編碼的 SOAP 或本機二進制消息格式進行通信。開發人員可以構建自定義的協議（通道）或消息格式（格式化程序），并在需要時由 Remoting 框架使用。服務器和客戶端組件都可以選擇端口，就象可以選擇通信協議一樣。由此帶來的一個好處是，很輕易建立并運行基本的通信。
　　
　　下圖中描述了.Net Remoting的五要素：
　　
　　代理：在Client端偽裝為Remote Objects并轉發對Remote Objects的調用。
　　
　　Message：消息對象包含了執行Remote Methods調用的必要數據參數。
　　
　　Message Sink/Channel Sink：在Remote調用中，Message Sink答應定制消息處理流程，這是.Net Remoting內置的可擴展特性。
　　
　　Formatter：也是Message Sink，用來序列化消息，已適于網絡傳輸，如SOAP。
　　
　　Transport Channel：也是Message Sink，用來傳輸序列化的消息到遠程進程，如HTTP。
　　
　　當訪問Remote Objects時，Client端application并不處理真實對象的引用，而是僅僅調用PRoxy對象的方法。Proxy對象提供與Remote Objects相同的接口，偽裝成Remote Objects。Proxy對象自己并不執行任何方法，而是以消息對象（Message Object）的形式轉發每一個方法調用給.Net Remoting Framework。
　　
　　在類型支持方面，DCOM提供了一套復雜的列集和散集機制，他建立在RPC的基礎上。由于RPC被定義為DCE標準的一部分，而DCE RPC定義了所有常用的數據類型的數據表達方法，即網絡數據表示法。為了使存根（stub）代碼和代理對象能夠正確地對參數和返回結果也進行列集和散集，它們應該使用一致的數據表示法NDR，以便在不同的操作系統環境下也能夠遠程調用。
　　
　　This figure is from the book named Advanced .Net Remoting.
　　
　　反過來，我們再看看.NET Remoting 強大的類型操作，.Net Remoting 支持所有托管的類型、類、接口、枚舉、對象等，這通常被稱為“多類型保真”。這里的要害在于，假如客戶端和服務器組件都是在應用程序域中運行的 CLR 托管的對象，則數據類型的互操作是不成問題的。從根本上講，我們擁有的是一個封閉的系統，會話的兩端可以完全被理解，因此我們可以充分利用這一事實，處理好用于通信的數據類型和對象。
　　
　　在各種系統并存的情況下，我們需要考慮系統之間的互操作性。對于可互操作的數據類型，我們要謹慎處理。例如，Web 服務數據類型的定義要基于 XML 架構定義 (XSD) 關于數據類型的說明。任何可以使用 XSD 進行描述并可以在 SOAP 上進行互操作的類型都可以使用。但是，這也確實使得某些數據類型不能使用。
　　
　　代理
　　
　　代理對象偽裝成一個遠程對象，并且向本地提供遠程對象相同的接口。客戶端應用程序與處理遠程“真實”對象的應用（包括內存引用，指針，等等），都是通過代理對象實現的。代理對象當然并不自己完成方法調用，它將請求作為消息對象傳給.NET Framework。在這一方面，.Net Remoting 和DCOM思想上是一致的。當某個客戶端激活一個遠程對象時，框架將創建 TransparentProxy 類的一個本地實例（該類中包含所有類的列表與遠程對象的接口方法）。因為 TransparentProxy 類在創建時用 CLR 注冊，所以代理上的所有方法調用都被運行時截取。這時系統將檢查調用，以確定其是否為遠程對象的有效調用，以及遠程對象的實例是否與代理位于同一應用程序域中。假如對象在同一個應用程序域中，則簡單方法調用將被路由到實際對象；假如對象位于不同的應用程序域中，將通過調用堆棧中的調用參數的 Invoke 方法將其打包到 IMessage 對象并轉發到 RealProxy 類中。此類（或其內部實現）負責向遠程對象轉發消息。TransparentProxy 類和 RealProxy 類都是在遠程對象被激活后在后臺創建的，但只有 TransparentProxy 返回到客戶端。在代理對象創建時，需要引用Client端的Messag Sink Chain，Sink Chain的第一個Sink對象的引用保存在RealProxy對象的Identity屬性。如下圖所示：
　　
　　所以，在下面這段代碼調用new或者GetObject獲得對象后，對象obj將會指向
　　
　　TransparentProxy對象。
　　
　　HttpChannel channel = new HttpChannel();
　　
　　ChannelServices.RegisterChannel(channel);
　　
　　SomeClass obj = (SomeClass) Activator.GetObject(
　　
　　type of(SomeClass),
　　
　　"http://localhost:1234/SomeSAO.soap");
　　
　　消息
　　
　　當一次函數調用指向遠程對象的引用時，TransparentProxy創建一個MessageData對象并且將它傳給RealProxy對象的PrivateInvoke()調用，RealProxy相應地生成一個新的Message對象并且以MessageData對象為參數調用其InitFields()方法，Message將會解析MessageData對象中地指針進行相應地函數調用。當處理結束時，將會返回一個包含回應消息的IMessage對象，RealProxy將會調用它自己的HandleReturnMessage()方法，該方法檢查參數并且調用PropagateOutParameters()方法。當處理結束后RealProxy將會從它的PrivateInvoke（）方法中返回，IMessage將會返回給TransparentProxy。CLR保證函數返回值與其返回格式相符，所以對于應用程序來說，它僅僅認為這是一個一般方法的調用，返回，這正是分布式的最終要求。
　　
　　可以看到，.NET Remoting與DCOM的底層機制已經完全不同了，DCOM的一次方法調用，需要經過列集(marshaling)和散集(unmarshaling)的處理，包括創建代理對象和轉載存根代碼等。但是可以看到.NET做為DCOM的下一代，在基本思想上和DCOM是一脈相承的。在我學習到現在的體會看來，.NET面向Web服務的RPC機制的確是一大革新，讓我們看看IMessage怎么進行傳遞的：
　　
　　這是一個消息穿過Transport Channel（也就是Message Sink）的實例。
　　
　　首先是SOAP遠程調用的HTTP請求：
　　
　　POST /MyRemoteObject.soap HTTP/1.1
　　
　　User-Agent: Mozilla/4.0+(compatible; MSIE 6.0; Windows 5.0.2195.0; MS .NET
　　
　　Remoting;
　　
　　MS .NET CLR 1.0.2914.16 )
　　
　　SOAPAction:
　　
　　"http://schemas.microsoft.com/clr/nsassem/General.BaseRemoteObject/General#
　　
　　setValue"
　　
　　Content-Type: text/xml; charset="utf-8"
　　
　　Content-Length: 510
　　
　　EXPect: 100-continue
　　
　　Connection: Keep-Alive
　　
　　Host: localhost
　　
　　然后是一個對于一個遠程對象setValue(int):
　　
　　POST /MyRemoteObject.soap HTTP/1.1
　　
　　User-Agent: Mozilla/4.0+(compatible; MSIE 6.0; Windows 5.0.2195.0; MS .NET
　　
　　Remoting;
　　
　　MS .NET CLR 1.0.2914.16 )
　　
　　SOAPAction:
　　
　　"http://schemas.microsoft.com/clr/nsassem/General.BaseRemoteObject/General#
　　
　　setValue"
　　
　　Content-Type: text/xml; charset="utf-8"
　　
　　Content-Length: 510
　　
　　Expect: 100-continue
　　
　　Connection: Keep-Alive
　　
　　Host: localhost
　　
　　<SOAP-ENV:Envelope
　　
　　xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
　　
　　xmlns:xsd="http://www.w3.org/2001/XMLSchema"
　　
　　xmlns:SOAP-ENC="http://schemas.xmlsoap.org/soap/encoding/"
　　
　　xmlns:SOAP-ENV="http://schemas.xmlsoap.org/soap/envelope/"
　　
　　SOAP-ENV:encodingStyle="http://schemas.xmlsoap.org/soap/encoding/"
　　
　　xmlns:i2=
　　
　　"http://schemas.microsoft.com/clr/nsassem/General.BaseRemoteObject/General">
　　
　　<SOAP-ENV:Body>
　　
　　<i2:setValue id="ref-1">
　　
　　<newval>4

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