CN105721512A - 一种远程过程调用系统及其方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种面向实时数据处理的远程过程调用方法及其系统设计，基于异步的消息传输模式，通过特定的消息发布与订阅模式设计和数据结构设计，实现远程过程调用的快速请求和响应；本发明所涉及消息传输通道可构建于TCP或UDP的数据传输协议之上，并在远程过程调用的客户端和服务端保持一个连接通道，远程过程调用的请求和响应只包含请求数据和响应数据本身，没有额外的报头信息开销，提高了网络的数据传输效率和过程调用的实时性。为网络条件较差且对实时性要求较高的应用环境提供了一种解决方案。
Description
技术领域
本发明涉及物联网、大数据技术领域，具体涉及一种远程过程调用系统及其方法。
背景技术
在互联网时代，由于大部分计算机都通过网络相互连接，且需要解决的问题越加复杂，需要更多的计算机来协作执行程序以解决很多实际问题，于是通过多台计算机相互间调用服务成为大多数服务系统的主要设计架构，让不同的计算机节点分工负责不同的应用或服务模块，然后通过网络的数据传输来实现彼此模块的相互使用。而最常见的远程服务方式有Webservice、RESTAPI和各种RPC(远程过程调用)协议等。
RPC(RemoteProcedureCall)-远程过程调用，是一种通过网络从远程计算机程序上请求服务，而不需要了解底层网络技术的协议。RPC协议假定某些传输协议的存在，如TCP或UDP，为通信程序之间携带信息数据。在OSI网络通信模型中，RPC跨越了传输层和应用层。RPC使得开发包括网络分布式多程序在内的应用程序更加容易。
RPC采用客户机/服务器模式。请求程序就是一个客户机，而服务提供程序就是一个服务器。首先，客户机调用进程发送一个有进程参数的调用信息到服务进程，然后等待应答信息。在服务器端，进程保持睡眠状态直到调用信息到达为止。当一个调用信息到达，服务器获得进程参数，计算结果，发送答复信息，然后等待下一个调用信息，最后，客户端调用进程接收答复信息，获得进程结果，然后调用执行继续进行。
有多种RPC模式和执行。最初由Sun公司提出。IETFONC宪章重新修订了Sun版本，使得ONCRPC协议成为IETF标准协议。现在使用最普遍的模式和执行是开放式软件基础的分布式计算环境(DCE)。
发明内容
本发明的目的是充分利用基于Pub/Sub异步消息传输模式，通过优化流程设计和数据结构设计，实现实时、高效、灵活、可扩展的远程过程调用方法，为物联网、大数据应用和服务提供应用开发框架与服务设计模式，而提供一种远程过程调用方法。
本发明为了实现上述目的而采用的技术方案为一种远程过程调用的系统，所述的系统包括远程过程调用客户端、Pub/Sub消息服务装置和远程过程调用服务端，
所述的远程过程调用客户端是使用远程过程服务的应用程序，其运行在各种计算机硬件设备或软件环境中，客户端通过系统A接口实现过程调用请求REQUEST以及获得过程调用的返回结果RESPONSE；
所述的Pub/Sub消息服务装置为一个实时数据通道代理，为运行在服务器系统上的一个异步通信协议的服务应用程序，为实时远程过程调用提供数据传输通道；
所述的远程过程调用服务端是一个为客户端提供服务的应用程序，该服务端应用程序一般运行在服务器设备上或服务运行时环境，服务端通过系统B接口实现对过程调用请求REQUEST的接收和返回过程调用的响应结果RESPONSE。
进一步的，所述的方法如下：
1、远程过程调用服务端与客户端根据系统实现所采用的通信协议分别与Pub/Sub消息服务装置建立双向通信信道，并作初始化工作；
2、远程过程调用客户端通过Pub/Sub消息服务装置订阅(Sub)一个消息主题{ClientID}/RES，{ClientID}表示该客户端自己的ClientID值；
3、远程过程调用服务端通过Pub/Sub消息服务装置订阅(Sub)一个消息主题{ClientID}/REQ，{ClientID}表示服务端在第2-1步中接收到的任意客户端的ClientID值；
4、远程过程调用客户端发起一个远程过程调用(RPC)，将过程调用的参数封装成一个请求数据REQUEST，一个REQUEST包含一个序号标识SEQ和请求参数REQ，其中SEQ为一个不重复整数，用于标识一次过程调用；REQ为可以为字符串、数字或其他复杂数据结构体；
5、客户端将在第2-4步封装的请求数据REQUEST通过Pub/Sub消息服务装置发布到主题：{ClientID}/REQ，其中{ClientID}为客户端标识ClientID的值，消息发布的同时客户端设置一个响应接收超时时间Timeout，Timeout为一个大于0的数值，标识需要等待接收过程调用响应的时间限值，设置超时时间后，客户端应用程序阻塞等待远程过程调用的返回结果，直到收到返回或超时；
6、远程过程调用服务端通过Pub/Sub消息服务装置接收到从客户端发来的REQUEST请求，并根据REQUEST的参数执行相应的过程，然后将过程执行的结果封装成一个RESPONSE数据结构，包含与对应的过程请求相同的序号标识SEQ和过程执行的结果数据RES；
7、远程过程调用服务端将在第6步中生成的过程调用结果数据RESPONSE通过Pub/Sub消息服务装置发布到主题：{ClientID}/RES，其中{ClientID}为过程调用客户端标识ClientID的值；
8、远程过程调用客户端接收到RESPONSE，并作相应的处理，如果RESPONSE在Timeout时间内被接收到，则远程过程调用成功；否则调用超时失败，若发生超时，客户端可以重新进行新一轮过程调用。
进一步的，所述初始化工作的过程包括：远程过程调用服务端与Pub/Sub消息服务装置建立双向信道连接，并订阅(Sub)一个与接收所有客户端标识(ClientID)相关的主题Topic0，远程过程调用客户端与Pub/Sub消息服务装置建立双向信道连接；随后，客户端将远程过程调用客户端的标识ClientID发布(Pub)到消息主题Topic0，由远程过程调用服务端接收到并保存。
进一步的，所述初始化工作的过程还包括：远程过程调用服务端与Pub/Sub消息服务装置建立双向信道连接，并订阅(Sub)一个与接收所有客户端标识(ClientID)相关的主题Topic0，远程过程调用客户端与Pub/Sub消息服务装置建立双向信道连接，同时带上远程过程调用客户端的ClientID，所述的Pub/Sub消息服务装置将客户端的ClientID发布(Pub)到消息主题Topic0，由远程过程调用服务端接收到并保存。
进一步的，所述初始化工作的过程还包括：远程过程调用服务端与Pub/Sub消息服务装置建立双向信道连接、远程过程调用客户端与Pub/Sub消息服务装置建立双向信道连接，同时带上远程过程调用客户端的ClientID，所述的Pub/Sub消息服务装置将客户端ClientID封装成一个数据格式，并将其发送给远程过程调用服务端，该数据包含一个标识信息和客户端的ClientID。
进一步的，所述的方法如下：当客户端实现一个NOTIFICATION调用过程时，、将调用请求数据发布(Pub)到一个特定的消息主题，同时客户端设置超时时间Timeout＝0，表示客户端应用程序不需要阻塞等待接收过程调用返回。
采用上述技术方案的有益效果是：本发明基于异步的消息传输通道，利用Pub/Sub的消息模式设计了一种远程过程调用的方法，实现远程过程调用的快速请求和响应。本发明所涉及消息传输通道可构建于TCP或UDP的数据传输协议之上，并在远程过程调用的客户端和服务端保持一个连接通道，使得远程过程调用的请求和响应数据只包含数据本身，没有额外的数据报头信息，提高了网络的数据传输效率和过程调用的实时性，为网络条件较差且对实时性要求较高的应用环境提供了一种远程过程调用解决方案，增加服务开发与部署能力。
附图说明
图1为本发明所涉及远程过程调用方法的系统框图；
图2为本发明所涉远程过程调用流程的示意图一；
图3为本发明所涉远程过程调用流程的示意图二；
图4.本发明所涉远程过程调用流程的示意图三；
图5为本发明所涉远程过程调用方法的关于客户端标识数据传输的数据结构示意图；
图6为本发明所涉远程过程调用方法的调用请求数据结构示意图；
图7为本发明所涉远程过程调用方法的调用返回结果数据结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图和本发明优选的具体实施例对本发明的内容作进一步地说明。所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
如图1至图7中所示，本方案中所述的一种远程过程调用的系统，所述的系统包括远程过程调用客户端、Pub/Sub消息服务装置和远程过程调用服务端，其中，Pub/Sub消息服务装置为一个实时数据通道代理，为运行在服务器系统上的一个异步通信协议的服务应用程序，其实现可基于通信协议包括AMQP、MQTT、Websocket和TCP等，为实时远程过程调用提供数据传输通道；所述的远程过程调用客户端为一个使用远程过程服务的应用程序，其可以运行在各种计算机硬件设备或软件环境中，客户端通过系统A接口(其中A接口的实现方式依赖于Pub/Sub消息服务装置所采用的通信协议)实现过程调用请求REQUEST以及获得过程调用的返回结果RESPONSE；远程过程调用服务端是一个为客户端提供服务的应用程序，该服务端应用程序一般运行在服务器设备上或服务运行时环境，服务端通过系统B接口(其中B接口的实现方式依赖于Pub/Sub消息服务装置所采用的通信协议，)实现对过程调用请求REQUEST的接收和返回过程调用的响应结果RESPONSE，在本方案中所述远程过程调用系统的方法所涉及的远程过程调用实现的过程如下：
1、远程过程调用服务端与客户端根据系统实现所采用的通信协议(如AMQP、MQTT、Websocket、TCP等)分别与Pub/Sub消息服务装置建立双向通信信道(与具体通信协议相关的通信信道建立过程不在本发明范围内)，并作相关初始化工作，而初始化过程包含如下三种情况：a、如图2所示，远程过程调用服务端与Pub/Sub消息服务装置建立双向信道连接，并订阅(Sub)一个与接收所有客户端标识(ClientID)相关的主题Topic0，如“CONN”，具体的主题内容格式可以为字符串、数字、复杂结构体等；远程过程调用客户端简单地与Pub/Sub消息服务装置建立双向信道连接，没有任何特殊操作；随后，客户端将自己的标识ClientID(ClientID用于唯一标识一个远程过程调用客户端，比如可以为设备的序列号、网卡地址等，具体的ClientID生成方法本发明不作限制)发布(Pub)到消息主题Topic0，由远程过程调用服务端接收到并保存。
B、如图3所示，远程过程调用服务端与Pub/Sub消息服务装置建立双向信道连接，并订阅(Sub)一个与接收所有客户端标识(ClientID)相关的主题Topic0，如“CONN”，具体的主题内容格式可以为字符串、数字、复杂结构体等；远程过程调用客户端与Pub/Sub消息服务装置建立双向信道连接，同时带上自己的ClientID(ClientID用于唯一标识一个远程过程调用客户端，比如可以为设备的序列号、网卡地址等，具体的ClientID生成方法本发明不作限制)，例如：若系统所采用的通信协议是Websocket，则客户端在向Pub/Sub消息服务装置发起的第一个HTTP请求时，将ClientID作为HTTP请求的参数发送给Pub/Sub消息服务装置；然后Pub/Sub消息服务装置将客户端的ClientID发布(Pub)到消息主题Topic0，由远程过程调用服务端接收到并保存。
c、如图4所示，远程过程调用服务端与Pub/Sub消息服务装置建立双向信道连接；远程过程调用客户端与Pub/Sub消息服务装置建立双向信道连接，同时带上自己的ClientID(ClientID用于唯一标识一个远程过程调用客户端，比如可以为设备的序列号、网卡地址等)，例如：若系统所采用的通信协议是Websocket，则客户端在向Pub/Sub消息服务装置发起的第一个HTTP请求时，将ClientID作为HTTP请求的参数发送给Pub/Sub消息服务装置；Pub/Sub消息服务装置将客户端ClientID封装成一个特殊的数据格式，如图5所示，并将其发送给远程过程调用服务端，该数据包含但不限于一个标识信息(如类型t为0)，和客户端的ClientID；其具体的数据封装格式包括JSON、XML和二进制表示方式等。
2、远程过程调用客户端通过Pub/Sub消息服务装置订阅(Sub)一个消息主题{ClientID}/RES，{ClientID}表示该客户端自己的ClientID值。
3、远程过程调用服务端通过Pub/Sub消息服务装置订阅(Sub)一个消息主题{ClientID}/REQ，{ClientID}表示服务端在第1步中接收到的任意客户端的ClientID值。
4、远程过程调用客户端发起一个远程过程调用(RPC)，将过程调用的参数封装成一个请求数据REQUEST，如图6所示，一个REQUEST包含一个序号标识SEQ和请求参数REQ。其中SEQ为一个不重复整数，用于标识一次过程调用；REQ为可以为字符串、数字或其他复杂数据结构体(如图6所示)，REQUEST里也可以包含其他更多信息，且其数据表达方式包括但不限于JSON、XML、二进制数据结构等。
5、客户端将在第4步封装的请求数据REQUEST通过Pub/Sub消息服务装置发布到主题：{ClientID}/REQ，其中{ClientID}为客户端标识ClientID的值。消息发布的同时客户端设置一个响应接收超时时间Timeout，Timeout为一个大于0的数值，标识需要等待接收过程调用响应的时间限值，可以为秒数或毫秒数，具体的Timeout数值根据系统具体实现而定。设置超时时间后，客户端应用程序阻塞等待远程过程调用的返回结果，直到收到返回或超时。
6、远程过程调用服务端通过Pub/Sub消息服务装置接收到从客户端发来的REQUEST请求，并根据REQUEST的参数执行相应的过程，然后将过程执行的结果封装成一个RESPONSE数据结构(如图7)，包含与对应的过程请求相同的序号标识SEQ和过程执行的结果数据RES，RES为可以为字符串、数字或其他复杂数据结构体(如图6所示)，RESPONSE里也可以包含其他更多信息，且其数据表达方式包括但不限于JSON、XML、二进制数据结构等。
7、远程过程调用服务端将在第6步中生成的过程调用结果数据RESPONSE通过Pub/Sub消息服务装置发布到主题：{ClientID}/RES，其中{ClientID}为过程调用客户端标识ClientID的值。
8、远程过程调用客户端接收到RESPONSE，并作相应的处理。如果RESPONSE在Timeout时间内被接收到，则远程过程调用成功；否则调用超时失败。若发生超时，客户端可以重新进行新一轮过程调用，或进行其他失败处理。
本方案中还定义一种与上述过程相区别的调用过程，称为通知NOTIFICATION，该调用过程中客户端不需要从服务端获得响应，如图2、图3和图4所示，当客户端实现一个NOTIFICATION调用过程时，将调用请求数据发布(Pub)到一个特定的消息主题，如“NOTI”(具体的消息主题内容)，同时客户端设置超时时间Timeout＝0，表示客户端应用程序不需要阻塞等待接收过程调用返回。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种远程过程调用的系统，其特征在于：所述的系统包括远程过程调用客户端、Pub/Sub消息服务装置和远程过程调用服务端，
所述的远程过程调用客户端是使用远程过程服务的应用程序，其运行在各种计算机硬件设备或软件环境中，客户端通过系统A接口实现过程调用请求REQUEST以及获得过程调用的返回结果RESPONSE；
所述的Pub/Sub消息服务装置为一个实时数据通道代理，为运行在服务器系统上的一个异步通信协议的服务应用程序，为实时远程过程调用提供数据传输通道；
所述的远程过程调用服务端是一个为客户端提供服务的应用程序，该服务端应用程序一般运行在服务器设备上或服务运行时环境，服务端通过系统B接口实现对过程调用请求REQUEST的接收和返回过程调用的响应结果RESPONSE。
2.采用如权利要求1中所述远程过程调用系统的方法，其特征在于，所述的方法如下：
2-1、远程过程调用服务端与客户端根据系统实现所采用的通信协议分别与Pub/Sub消息服务装置建立双向通信信道，并作初始化工作；
2-2、远程过程调用客户端通过Pub/Sub消息服务装置订阅(Sub)一个消息主题{ClientID}/RES，{ClientID}表示该客户端自己的ClientID值；
2-3、远程过程调用服务端通过Pub/Sub消息服务装置订阅(Sub)一个消息主题{ClientID}/REQ，{ClientID}表示服务端在第2-1步中接收到的任意客户端的ClientID值；
2-4、远程过程调用客户端发起一个远程过程调用(RPC)，将过程调用的参数封装成一个请求数据REQUEST，一个REQUEST包含一个序号标识SEQ和请求参数REQ，其中SEQ为一个不重复整数，用于标识一次过程调用；REQ为可以为字符串、数字或其他复杂数据结构体；
2-5、客户端将在第2-4步封装的请求数据REQUEST通过Pub/Sub消息服务装置发布到主题：{ClientID}/REQ，其中{ClientID}为客户端标识ClientID的值，消息发布的同时客户端设置一个响应接收超时时间Timeout，Timeout为一个大于0的数值，标识需要等待接收过程调用响应的时间限值，设置超时时间后，客户端应用程序阻塞等待远程过程调用的返回结果，直到收到返回或超时；
2-6、远程过程调用服务端通过Pub/Sub消息服务装置接收到从客户端发来的REQUEST请求，并根据REQUEST的参数执行相应的过程，然后将过程执行的结果封装成一个RESPONSE数据结构，包含与对应的过程请求相同的序号标识SEQ和过程执行的结果数据RES；
2-7、远程过程调用服务端将在第2-6步中生成的过程调用结果数据RESPONSE通过Pub/Sub消息服务装置发布到主题：{ClientID}/RES，其中{ClientID}为过程调用客户端标识ClientID的值；
2-8、远程过程调用客户端接收到RESPONSE，并作相应的处理，如果RESPONSE在Timeout时间内被接收到，则远程过程调用成功；否则调用超时失败，若发生超时，客户端可以重新进行新一轮过程调用。
3.根据权利要求2中所述远程过程调用系统的方法，其特征在于，所述初始化工作的过程包括：远程过程调用服务端与Pub/Sub消息服务装置建立双向信道连接，并订阅(Sub)一个与接收所有客户端标识(ClientID)相关的主题Topic0，远程过程调用客户端与Pub/Sub消息服务装置建立双向信道连接；随后，客户端将远程过程调用客户端的标识ClientID发布(Pub)到消息主题Topic0，由远程过程调用服务端接收到并保存。
4.根据权利要求2中所述远程过程调用系统的方法，其特征在于，所述初始化工作的过程还包括：远程过程调用服务端与Pub/Sub消息服务装置建立双向信道连接，并订阅(Sub)一个与接收所有客户端标识(ClientID)相关的主题Topic0，远程过程调用客户端与Pub/Sub消息服务装置建立双向信道连接，同时带上远程过程调用客户端的ClientID，所述的Pub/Sub消息服务装置将客户端的ClientID发布(Pub)到消息主题Topic0，由远程过程调用服务端接收到并保存。
5.根据权利要求2中所述远程过程调用系统的方法，其特征在于，所述初始化工作的过程还包括：远程过程调用服务端与Pub/Sub消息服务装置建立双向信道连接、远程过程调用客户端与Pub/Sub消息服务装置建立双向信道连接，同时带上远程过程调用客户端的ClientID，所述的Pub/Sub消息服务装置将客户端ClientID封装成一个数据格式，并将其发送给远程过程调用服务端，该数据包含一个标识信息和客户端的ClientID。
6.采用如权利要求1中所述远程过程调用系统的方法，其特征在于，所述的方法如下：当客户端实现一个NOTIFICATION调用过程时，将调用请求数据发布(Pub)到一个特定的消息主题，同时客户端设置超时时间Timeout＝0，表示客户端应用程序不需要阻塞等待接收过程调用返回。
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