远程调用与中间件

远程调用允许程序像调用本地过程或方法一样，在另一台机器上调用过程或方法；中间件是提供这种以及通过网络实现相关抽象的软件层。

Definition

远程调用是一种通信抽象，其中客户端使用本地过程调用接口调用远程进程上的操作，由底层中间件处理参数编组、传输和故障报告。

Scope

本主题涵盖远程过程调用（RPC）和远程方法调用、参数编组、绑定和命名、调用语义（至多一次、至少一次、恰好一次），以及实现这些功能的中间件层——对象代理、面向消息的中间件和现代RPC框架。它还涵盖了透明性的众所周知局限性：远程调用与本地调用不可避免的差异。

Core questions

• 如何以本地过程调用的便利性来呈现网络交互？
• 在消息丢失和进程崩溃的情况下，可以实现哪些调用语义？
• 位置透明性的抽象在何处必然会失效？

Key theories

远程过程调用

RPC抽象将远程交互打包为看起来像本地调用的形式，客户端和服务器存根负责参数的编组和解组；即使要实现至多一次的语义，也需要仔细处理重传和重复检测。

中间件分层

中间件位于操作系统和应用程序之间，提供命名、编组和调用服务，范围从对象请求代理到面向消息和发布-订阅系统。

分布式透明性的局限性

延迟、部分故障、并发和内存访问意味着远程对象无法完全与本地对象区分开来，因此忽略这些差异的设计在负载或分区下往往会失败。

Clinical relevance

RPC和中间件是现代分布式软件的连接组织：微服务架构、服务网格和云API都建立在远程调用框架之上，其设计者必须明确地考虑调用语义和部分故障。

History

Birrell和Nelson在1984年的论文确立了RPC作为一种实用的抽象；1990年代出现了CORBA和Java RMI等面向对象的中间件，但Waldo及其同事对透明性局限性的有影响力的警告对其进行了制约；现代框架通过基于Web的轻量级、模式驱动的RPC延续了这一传统。

Debates

远程调用是否应该看起来与本地调用完全相同？

完全的位置透明性简化了编程，但隐藏了延迟和部分故障，导致系统脆弱；Waldo及其同事提出的相反观点认为，必须暴露分布式特性，以便开发人员可以明确处理故障。

Key figures

• Andrew Birrell
• Bruce Nelson
• Jim Waldo
• Andrew S. Tanenbaum

Seminal works

• birrell1984
• waldo1994

Frequently asked questions

“至多一次”调用语义是什么意思？

它保证远程操作执行零次或一次，绝不多次，即使请求被重传。这是常见的实际目标，因为在故障下保证“恰好一次”执行要困难得多。