简单介绍.Net远程方法调用研究

核心提示：简介远程方法调用发展到现在，已经有以下几种框架实现：DCE/RPC，简单介绍.Net远程方法调用研究，CORBA，DCOM，在我学习到现在的体会看来，.NET面向Web服务的RPC机制的确是一大革新，MTS/COM+，java RMI

　　简介
　　
　　远程方法调用发展到现在，已经有以下几种框架实现：DCE/RPC，CORBA，DCOM，MTS/COM+，java RMI，Java EJB，Web Services/SOAP/xml-RPC，NET Remoting，本文主要介绍了.NET远程方法调用的原理，实现以及与微软COM/DCOM实现的异同点。
　　
　　框架
　　
　　Microsoft .NET Remoting 提供了一种答应对象通过应用程序域与另一对象进行交互的框架。众所周知，Web服务仅仅提供了一种简单的轻易理解的方法来实现跨平台，跨语言的交互，而DotNet Remoting相对于Web服务就像asp相对于CGI那样，实现了一种质的转变。DotNet Remoting提供了一个可扩展的框架，它可以选择不同的传输机制（HTTP和TCP是内置的），不同的编码方式（SOAP以及二进制代码），安全设置（IIS或SSL），同时提供了多种服务，包括激活和生存期支持。
　　
　　远程方法调用
　　
　　对于远程方法调用来说，最直接的问题恐怕是：一个本地方法，推而广之，一个本地对象，假如放在网络环境中，如何传递这个方法的调用，返回，如何传递这个对象的请求。虽然对于应用开发人员来说这个并不是必不可少的事，但对于我们学习分布式操作系统来说，我想这是应该搞清楚的。我们知道，DCOM协议也被称为对象RPC，它建立在DCE RPC协议基础上，也就是说，在网络传输这一层，它必须使用非凡的协议。另外Windows RPC 机制要求熟悉的类型和使用 IDL 工具的封送处理知识，并向开发人员公开 RPC 客户端和服务器存根的治理。Remoting 在为 .NET 提供 RPC 时要轻易得多，而且由于使用简单易懂的 .NET 数据类型，从而消除了早期 RPC 机制中存在的类型不匹配的情况（这是一个非常大的威胁）。配置为使用 HTTP 或 TCP 协议，并使用 XML 编码的 SOAP 或本机二进制消息格式进行通信。开发人员可以构建自定义的协议（通道）或消息格式（格式化程序），并在需要时由 Remoting 框架使用。服务器和客户端组件都可以选择端口，就象可以选择通信协议一样。由此带来的一个好处是，很轻易建立并运行基本的通信。
　　
　　下图中描述了.Net Remoting的五要素：
　　
　　代理：在Client端伪装为Remote Objects并转发对Remote Objects的调用。
　　
　　Message：消息对象包含了执行Remote Methods调用的必要数据参数。
　　
　　Message Sink/Channel Sink：在Remote调用中，Message Sink答应定制消息处理流程，这是.Net Remoting内置的可扩展特性。
　　
　　Formatter：也是Message Sink，用来序列化消息，已适于网络传输，如SOAP。
　　
　　Transport Channel：也是Message Sink，用来传输序列化的消息到远程进程，如HTTP。
　　
　　当访问Remote Objects时，Client端application并不处理真实对象的引用，而是仅仅调用PRoxy对象的方法。Proxy对象提供与Remote Objects相同的接口，伪装成Remote Objects。Proxy对象自己并不执行任何方法，而是以消息对象（Message Object）的形式转发每一个方法调用给.Net Remoting Framework。
　　
　　在类型支持方面，DCOM提供了一套复杂的列集和散集机制，他建立在RPC的基础上。由于RPC被定义为DCE标准的一部分，而DCE RPC定义了所有常用的数据类型的数据表达方法，即网络数据表示法。为了使存根（stub）代码和代理对象能够正确地对参数和返回结果也进行列集和散集，它们应该使用一致的数据表示法NDR，以便在不同的操作系统环境下也能够远程调用。
　　
　　This figure is from the book named Advanced .Net Remoting.
　　
　　反过来，我们再看看.NET Remoting 强大的类型操作，.Net Remoting 支持所有托管的类型、类、接口、枚举、对象等，这通常被称为“多类型保真”。这里的要害在于，假如客户端和服务器组件都是在应用程序域中运行的 CLR 托管的对象，则数据类型的互操作是不成问题的。从根本上讲，我们拥有的是一个封闭的系统，会话的两端可以完全被理解，因此我们可以充分利用这一事实，处理好用于通信的数据类型和对象。
　　
　　在各种系统并存的情况下，我们需要考虑系统之间的互操作性。对于可互操作的数据类型，我们要谨慎处理。例如，Web 服务数据类型的定义要基于 XML 架构定义 (XSD) 关于数据类型的说明。任何可以使用 XSD 进行描述并可以在 SOAP 上进行互操作的类型都可以使用。但是，这也确实使得某些数据类型不能使用。
　　
　　代理
　　
　　代理对象伪装成一个远程对象，并且向本地提供远程对象相同的接口。客户端应用程序与处理远程“真实”对象的应用（包括内存引用，指针，等等），都是通过代理对象实现的。代理对象当然并不自己完成方法调用，它将请求作为消息对象传给.NET Framework。在这一方面，.Net Remoting 和DCOM思想上是一致的。当某个客户端激活一个远程对象时，框架将创建 TransparentProxy 类的一个本地实例（该类中包含所有类的列表与远程对象的接口方法）。因为 TransparentProxy 类在创建时用 CLR 注册，所以代理上的所有方法调用都被运行时截取。这时系统将检查调用，以确定其是否为远程对象的有效调用，以及远程对象的实例是否与代理位于同一应用程序域中。假如对象在同一个应用程序域中，则简单方法调用将被路由到实际对象；假如对象位于不同的应用程序域中，将通过调用堆栈中的调用参数的 Invoke 方法将其打包到 IMessage 对象并转发到 RealProxy 类中。此类（或其内部实现）负责向远程对象转发消息。TransparentProxy 类和 RealProxy 类都是在远程对象被激活后在后台创建的，但只有 TransparentProxy 返回到客户端。在代理对象创建时，需要引用Client端的Messag Sink Chain，Sink Chain的第一个Sink对象的引用保存在RealProxy对象的Identity属性。如下图所示：
　　
　　所以，在下面这段代码调用new或者GetObject获得对象后，对象obj将会指向
　　
　　TransparentProxy对象。
　　
　　HttpChannel channel = new HttpChannel();
　　
　　ChannelServices.RegisterChannel(channel);
　　
　　SomeClass obj = (SomeClass) Activator.GetObject(
　　
　　type of(SomeClass),
　　
　　"http://localhost:1234/SomeSAO.soap");
　　
　　消息
　　
　　当一次函数调用指向远程对象的引用时，TransparentProxy创建一个MessageData对象并且将它传给RealProxy对象的PrivateInvoke()调用，RealProxy相应地生成一个新的Message对象并且以MessageData对象为参数调用其InitFields()方法，Message将会解析MessageData对象中地指针进行相应地函数调用。当处理结束时，将会返回一个包含回应消息的IMessage对象，RealProxy将会调用它自己的HandleReturnMessage()方法，该方法检查参数并且调用PropagateOutParameters()方法。当处理结束后RealProxy将会从它的PrivateInvoke（）方法中返回，IMessage将会返回给TransparentProxy。CLR保证函数返回值与其返回格式相符，所以对于应用程序来说，它仅仅认为这是一个一般方法的调用，返回，这正是分布式的最终要求。
　　
　　可以看到，.NET Remoting与DCOM的底层机制已经完全不同了，DCOM的一次方法调用，需要经过列集(marshaling)和散集(unmarshaling)的处理，包括创建代理对象和转载存根代码等。但是可以看到.NET做为DCOM的下一代，在基本思想上和DCOM是一脉相承的。在我学习到现在的体会看来，.NET面向Web服务的RPC机制的确是一大革新，让我们看看IMessage怎么进行传递的：
　　
　　这是一个消息穿过Transport Channel（也就是Message Sink）的实例。
　　
　　首先是SOAP远程调用的HTTP请求：
　　
　　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
　　
　　然后是一个对于一个远程对象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