一種嵌入式RPC的設計與實現

摘要：在研究遠程過程調用的原理和嵌入式系統特點的基礎上，提出一種遠程過程調用的設計以及在VxWorks操作系統上服務器端和在Win-dows探作系統上客戶端的實現。經在項目中的應用，本設計與實現體現了良好的實用性、移植性和擴展性。
關鍵詞：遠程過程調用；嵌入式系統；網絡；狀態機

遠程過程調用(Renmte Procedure call，RPC)最早是在B．J．Nelson的博士論文中論述的。這里的過程等價于例程，函數的意思。RPC的思想源于大多數的程序都以過程作為最小設計單位。RPC擴展了過程調用機制，允許客戶端的過程通過網絡調用服務器端的過程。
從RPC的思想出發，不同的組織和公司開發了不同的RPC協議。有SUN公司的ONC RPC，開放軟件基金會的DCE RPC，微軟公司的MSRPC等。這些RPC都依賴與特定操作系統，并且定義了自己的接口描述語言(IDL)，對于嵌入式開發過于復雜。

1 RPC的機制
1．1 過程調用
典型的過程調用就是過程A將參數和控制權交給過程B，過程B經過一系列運算或者下一級過程，最后把結果和控制權返回給過程A。
1．2 RPC流程
RPC分為同步RPC和異步RPC。在同步RPC中客戶端發出RPC調用的線程將被阻塞，直到從服務器端完成。異步RPC中客戶端發出調用的線程不會被阻塞而是繼續執行。本文以同步RPC為研究對象。
RPC的思想就是使遠程過程調用看上去就像在本地的過程調用一樣。從程序運行角度來看，其流程如圖1所示。客戶端(MACHINE A)的進程通過網絡發送遠程過程調用請求給服務器(MACHINE B)。服務器收到請求后處理，調用相應的過程執行，執行完畢后服務器返回結果給客戶進程。客戶進程在發出遠程過程調用后被阻塞，直到服務器返回結果給客戶進程。

1．3 RPC的結構模型
從描述的角度出發，產生不同的RPC模型如Andrew S．Tanenhum在其著作分布式操作系統中論述的模型以及B.J．Nelson論文中的RPC模型等。但這些模型的主要組件都是相同的。圖2是B.J．Nelson博士的RPC結構模型。客戶進程、客戶存根和RPC運行庫實例在客戶端執行。服務進程、服務器存根和RPC運行庫實例在服務器端執行。客戶過程調用相應的客戶存根。客戶存根打包參數。客戶端的RPC運行庫將打包好的參數通過網絡發送給服務器RPC運行庫。服務器存根拆包參數，然后調用服務器過程。完成后返回結果給服務器存根。服務器存根打包結果給服務器RPC運行庫。服務器RPC運行庫發送打包好的參數給客戶RPC運行庫。客戶存根拆包并將結果取出返回給客戶。

盡管RPC的思想比較簡單，但有很多問題需要考慮。由于有很多不同的CPU，如X86、ARM、SPARC等以及各種DSP、單片機，產生了參數傳遞問題。如X86采用最低有效字節優先，而SPARC是最高字節優先。有些大型機采用EBCDIC碼，而其他處理器采用ASCII碼。存根就是用來解決這些問題。還有指針問題，涉及物理地址、虛擬地址、地址空間等很多考慮。我們知道不同計算機之間無法直接訪問彼此的地址。還有過程的參數如果為數據結構，這就引出數據對齊的問題。由此可以推斷所有的RPC實現都在一定的范圍適用。本文的RPC設計假定客戶端和服務器端有相同的大小端和并且都是32位處理器。