用于 RPC 的通信协议

本文将详细阐述分布式系统中用于远程过程调用（RPC）的通信协议概念。

用于远程过程调用的通信协议：

以下是所使用的通信协议：

• 请求协议
• 请求/响应协议
• 请求/回复/确认回复协议

请求协议：

• 该请求协议也被称为R协议。
• 在远程过程调用中，当调用者向被调用者发送请求时，就会使用这种机制。在请求执行完成后，被调用的程序不需要返回任何结果，也不需要确认该过程的执行情况。
• 由于没有收到任何确认或回复消息，因此从客户端到服务器只发送了一条消息而已。
• 不需要立即得到回复，因此在发送请求消息之后，客户端可以继续处理下一个请求。
• 该协议提供了“可能调用”的语义，从而消除了对请求数据包进行重传的需求。
• 异步远程过程调用（Asynchronous Remote Procedure Call, RPC）采用了R协议来提升客户端和服务器之间的性能。通过使用该协议，客户端无需等待服务器的回复，而服务器也无需主动发送响应。
• 在异步远程过程调用中，如果通信失败的话，RPC运行时不会重新尝试发送请求。与UDP相比，TCP是一种更好的选择，因为TCP不需要重新传输数据，而且它是一种面向连接的协议。
• 在大多数情况下，使用不稳定的传输协议的异步RPC技术来实现周期性更新服务是常用的方式。其应用之一就是分布式系统窗口功能。

请求/响应协议：

• 请求-响应协议也被称为RR协议。
• 这种方案适用于那些涉及简单RPC调用的系统。
• 这些参数和结果值被封装在一个单独的包中，通过简单的RPC机制进行传输。调用的持续时间以及两次调用之间的时间间隔都非常短。
• 该协议的核心概念是采用隐式确认机制，而非显式确认机制。
• 在这里，服务器返回的响应被视作客户端请求消息的确认信息。而客户端后续的调用则被视为对服务器之前发送的响应的再次确认。
• 为了处理诸如消息丢失等失败情况，RR协议中采用了超时传输技术。
• 如果客户端在预定的超时时间内没有收到任何响应消息，那么它将重新发送该请求消息。
• 服务器所提供的精确语义处理功能，是通过将响应信息存储在应答缓存中来实现的。这一机制有助于过滤掉重复的请求消息，同时，回复消息在重新传输时无需再次处理请求内容。
• 如果不存在用于过滤重复消息的机制，那么RR协议就会使用“至少调用一次”的语义，同时结合超时传输机制来解决问题。

请求/回复/确认回复协议：

• 该协议也被称为RRA协议，即请求/回复/确认-回复协议。
• RR协议提供了精确的时间语义支持。所谓“精确的时间语义”，指的是服务器在回复缓存中存储了这些响应信息，因此那些未能被传递的响应信息就丢失了。
• RRA协议用于消除RR协议存在的缺陷。
• 在这个协议中，客户端会确认自己已经收到了回复消息。只有当服务器从客户端那里收到确认消息后，才会将其缓存中的信息删除。
• 由于回复确认消息有时可能会丢失，因此RRA协议需要采用唯一且有序的消息标识。这样就能记录下已经发送过的确认消息的序列号。

复杂的RPC调用

• 那些需要长时间进行调用的RPC调用，或者是在调用之间存在较大时间间隔的RPC调用。
• 那些包含参数的RPC调用，以及那些导致返回的值过大、无法被单个数据报包所容纳的RPC调用。
• 那些需要长时间进行调用的RPC调用，或者调用之间间隔较长的RPC调用：
  • 客户端会定期向服务器发起查询请求。在客户端向服务器发送请求消息之后，客户端会持续发送探测包，而服务器则需要对这些探测包进行确认。如果通信发生失败，那么异常状态会被通知给相应的用户。每个探测包中都包含初始请求消息中的消息标识符。
  • 服务器会定期发送确认消息。如果服务器生成下一个数据包的过程出现延迟，那么预测的重新传输时间间隔也会相应推迟。在这种情况下，服务器会自行发送确认消息来表明其已经完成了重新传输操作。 因此，在长时间的通话过程中，服务器会生成许多确认消息。实际上，这些确认消息的数量与通话的持续时间是直接相关的。 如果在指定的时间范围内，客户端仍然没有收到来自服务器的任何响应或确认消息，那么可以得出结论：要么服务器出现了故障，要么问题出在客户端方面。此外，如果通信过程中出现异常情况，用户也会收到相关提示信息。
• 那些包含参数的/RPC调用，或者那些产生的数值过大、无法被单个数据报包所容纳的/RPC调用：
  • 包含长消息的RPC：为了处理这样的RPC，通常需要使用多个物理RPC来组合成一个逻辑RPC。每个物理RPC中传输的数据都是以单个数据报的形式进行的。这种方法的效率很低，因为无论传输的数据量多少，每个RPC都会产生固定的开销。
  • 多数据图消息：多数据报消息是处理这类复杂RPC的另一种方式。它通过将较长的RPC参数或结果拆分成多个数据包来传输，从而提升通信性能。在多个数据报消息中，所有数据包都会使用一个确认数据包来进行同步处理，以此来确保通信的顺利进行。