Wat is Remote Procedure Call (RPC)?

Een remote procedure call (RPC) is een communicatiemethode waarmee een programma functies of procedures op een andere computer kan uitvoeren of server alsof ze lokaal actief zijn.

Wat is een externe procedureaanroep?

Remote Procedure Call is een protocol- en programmeerconcept waarmee een computerprogramma een procedure op een andere machine via een netwerk kan uitvoeren, terwijl dit voor de programmeur als een lokale functieaanroep wordt weergegeven. Het biedt een mechanisme voor interprocescommunicatie in gedistribueerde systemen, waarbij de complexiteit van de onderliggende netwerkprotocollen wordt verborgen. dataoverdracht.

Wanneer RPC wordt gebruikt, stuurt het clientproces een verzoek naar de server proces, dat de opgegeven procedure uitvoert en het resultaat retourneert. De volledige uitwisseling wordt afgehandeld via stubs en middleware die taken uitvoeren zoals het marshallen van argumenten, het afhandelen van netwerktransport en het beheren van reacties, zodat ontwikkelaars met eenvoudige procedureaanroepen kunnen werken in plaats van handmatig de communicatie op socketniveau te coderen.

Door deze abstractie te creëren, vergemakkelijkt RPC het ontwerp van cliënt-server architecturen, gedistribueerde applicaties en services die op verschillende machines draaien, besturingssystemenof omgevingen, terwijl de interactie tussen componenten naadloos blijft.

Soorten externe procedureaanroepen

RPC's kunnen op verschillende manieren worden geïmplementeerd, afhankelijk van hoe ze omgaan met communicatie, gegevensoverdracht en uitvoeringsstroom. Deze variaties beïnvloeden de prestaties, transparantie en betrouwbaarheid in gedistribueerde systemen. Hieronder vindt u de belangrijkste typen RPC's en hun uitleg:

• Synchrone RPCBij synchrone RPC stuurt de client een verzoek naar de server en wacht tot de server voltooit de verwerking en stuurt een antwoord terug. Deze aanpak is eenvoudig, maar kan tot vertragingen leiden als de server duurt lang voordat er gereageerd wordt, omdat de client geblokkeerd blijft totdat de bewerking voltooid is.
• Asynchrone RPCMet asynchrone RPC stuurt de client een verzoek naar de server en gaat door met de uitvoering zonder te wachten op het antwoord. De server Verwerkt de aanvraag onafhankelijk en de client haalt het resultaat later op via een callback-, polling- of notificatiemechanisme. Dit verbetert de responsiviteit, maar vereist complexere programmering om de resultaten te beheren.
• Eenrichtings-RPCMet een eenrichtings-RPC kan de client een verzoek sturen naar de server zonder een retourwaarde of bevestiging te verwachten. Het wordt meestal gebruikt voor bewerkingen zoals logging of meldingen waarbij bevestiging niet nodig is. Omdat er niet hoeft te worden gewacht, zijn eenrichtings-RPC's efficiënt, maar bieden ze geen garantie op levering of succes.
• Batch-RPCMet batch-RPC kan de client meerdere verzoeken groeperen en naar de server sturen. server in één oproep. De server Voert elk verzoek uit en retourneert de resultaten in één antwoord. Dit vermindert de overhead van meerdere netwerkaanroepen en verbetert de prestaties in scenario's met frequente of herhaaldelijke verzoeken.
• Veilige RPC. Veilige RPC voegt toe encryptie, authenticatieen integriteitscontroles voor het RPC-mechanisme. Het zorgt ervoor dat de communicatie tussen client en server is beschermd tegen ongeautoriseerde toegang, datamanipulatie of imitatie. Dit type RPC is cruciaal in omgevingen waar gevoelige gegevens via netwerken worden uitgewisseld.

Voorbeeld van een externe procedureaanroep

Een voorbeeld van RPC is te zien in een client-server Toepassing waarbij een client gebruikersinformatie ophaalt uit een externe databaseservice.

Stel dat een ontwikkelaar de functie getUserDetails(userID) in zijn lokale programma wil aanroepen. In plaats van dat de functie op de clientcomputer wordt uitgevoerd, wordt de aanroep via het netwerk naar een server het hosten van de gebruiker databank.

Het RPC-systeem genereert client stubs en server stompjesDe clientstub neemt de functieaanroep aan, verzamelt het argument (de gebruikers-ID) en stuurt het als een verzoek naar de server via het netwerk. De server stub ontvangt het verzoek, unmarshalt de data en roept de eigenlijke functie getUserDetails(userID) aan op de server. Zodra de server haalt de gebruikersgegevens op (zoals naam, e-mailadres en accountstatus) en stuurt het resultaat terug naar de clientstub, die de gegevens uitpakt en retourneert alsof de functie lokaal is uitgevoerd.

Vanuit het perspectief van de klant lijkt het aanroepen van getUserDetails(42) hetzelfde als het aanroepen van een lokale functie, maar in werkelijkheid vonden de berekening en de toegang tot de gegevens op afstand plaats. server.

Belangrijkste kenmerken van Remote Procedure Call

Remote Procedure Call introduceert een reeks functies die het voor ontwikkelaars gemakkelijker maken om gedistribueerde procedures te bouwen toepassingen door de complexiteit van netwerkcommunicatie te verbergen. Deze kenmerken definiëren hoe RPC werkt en waarom het veel wordt gebruikt in client-server en servicegerichte architecturen:

• TransparantieRPC zorgt ervoor dat externe functieaanroepen er hetzelfde uitzien als lokale aanroepen. Ontwikkelaars kunnen een externe procedure aanroepen zonder zich zorgen te maken over de onderliggende netwerkbewerkingen, dataserialisatie of communicatiedetails.
• Cliënt-server model. RPC ondersteunt op natuurlijke wijze een client-server structuur, waarbij de cliënt diensten aanvraagt ​​en de server Deze scheiding van rollen vereenvoudigt het ontwerp van gedistribueerde systemen.
• Stubs en proxymechanismeRPC maakt gebruik van stubs (aan de clientzijde) en skeletten of proxies (aan de server (zijde) om het inpakken (marshalling) en uitpakken (unmarshalling) van parameters en resultaten af ​​te handelen. Dit zorgt voor soepele communicatie zonder dat er handmatige verwerking van netwerkprotocollen nodig is.
• Marshalling en unmarshallingArgumenten en retourwaarden worden geserialiseerd (gemarshalled) naar een formaat dat geschikt is voor transmissie via het netwerk en vervolgens gedeserialiseerd (geunmarshalled) terug naar bruikbare datastructuren. Dit garandeert compatibiliteit in heterogene systemen.
• Communicatie-abstractieDe RPC-laag verbergt details op transportniveau, zoals sockets, berichtopmaak en foutafhandeling. Deze abstractie stelt ontwikkelaars in staat zich te concentreren op applicatielogica in plaats van op netwerkcode.
• Synchrone en asynchrone ondersteuningRPC kan in synchrone modus werken, waarbij de client wacht op de server's-respons, of asynchrone modus, waarbij de client de uitvoering voortzet en het resultaat later verwerkt. Dit flexibility ondersteunt verschillende toepassingsbehoeften.
• Foutafhandeling. Omdat netwerkstoringen of server Om de betrouwbaarheid te verbeteren, kunnen er problemen optreden. RPC-frameworks bevatten mechanismen voor uitzonderingsafhandeling, nieuwe pogingen of time-outdetectie.
• Taal- en platformonafhankelijkheidVeel RPC-implementaties zijn ontworpen om te werken op verschillende besturingssystemen, architecturen en programmeertalenProtocollen zoals gRPC of XML-RPC maken het mogelijk interoperabiliteit in heterogene omgevingen.

RPC-architectuur

De architectuur van een externe procedureaanroep is opgebouwd rond de client-server model, waarbij de klant een dienst aanvraagt ​​en de server zorgt voor de uitvoering van die dienst.

Aan de clientzijde roept de applicatie een externe functie aan, die wordt onderschept door een klantenstubDe stub is verantwoordelijk voor het verzamelen van de parameters en het omzetten ervan naar een gestandaardiseerd formaat dat geschikt is voor netwerktransmissie. Deze gegevens worden vervolgens doorgegeven aan het communicatiesubsysteem van het besturingssysteem en via het netwerk verzonden naar de serverVanuit het perspectief van de klant lijkt het alsof de functie lokaal wordt uitgevoerd, ook al verloopt de aanvraag via een netwerk.

Op de server kant, het verzoek wordt ontvangen door een server stomp (soms een skelet genoemd), dat de gegevens terughaalt naar hun oorspronkelijke formaat en doorgeeft aan de daadwerkelijke procedure-implementatie. Na de server voert de gevraagde functie uit, het resultaat wordt opnieuw verzameld en via het netwerk teruggestuurd, waarbij het omgekeerde pad wordt gevolgd door de server stub, netwerklaag, clientstub en ten slotte terug naar de clienttoepassing.

Deze gelaagde interactie (applicatie, stubs en communicatiesysteem) vormt de basis van de RPC-architectuur en maakt naadloze communicatie tussen gedistribueerde componenten mogelijk, terwijl de details van netwerkprotocollen, gegevensrepresentatie en foutverwerking worden geabstraheerd.

Toepassingen voor externe procedureaanroepen

RPC's worden veel gebruikt in gedistribueerde systemen en netwerktoepassingen omdat ze de communicatie tussen processen op verschillende machines vereenvoudigen. Hieronder vindt u de belangrijkste gebieden waar RPC vaak wordt toegepast:

• Cliënt-server toepassingenRPC is de basis van veel client-server systemen, waarbij cliënten diensten zoals authenticatie aanvragen, filet toegang, of databank vragen, en servers zorgt voor de verwerking. Het zorgt voor een naadloze interactie zonder dat de client netwerkgegevens hoeft te beheren.
• Gedistribueerde systemenIn gedistribueerde omgevingen kunnen verschillende componenten op meerdere knooppunten draaien. RPC zorgt ervoor dat deze componenten kunnen samenwerken alsof ze zich op dezelfde machine bevinden, en ondersteunt taken zoals gedistribueerde bestandssystemen, gerepliceerde databases en belastinggebalanceerd services.
• Microservices-communicatie​ Modern microservices vertrouwen vaak op RPC-frameworks zoals gRPC om efficiënt te communiceren. Deze frameworks bieden krachtige, taalonafhankelijke communicatie die streaming, authenticatie en schaalbaarheid.
• Configuratie en beheer op afstandRPC wordt vaak gebruikt in netwerk- en systeembeheer voor taken op afstand voor configuratie, monitoring en beheer. Bijvoorbeeld: systeembeheerders kan procedures op externe machines aanroepen om instellingen bij te werken, de status te controleren of services opnieuw te starten.
• Cloud en webdienstenRPC vormt de basis voor veel cloud APIs en webservices, waarbij clientapplicaties communiceren met externe services via protocollen zoals JSON-RPC of XML-RPC. Dit stelt ontwikkelaars in staat om functionaliteit van derden (bijv. betalingsgateways en berichtensystemen) in hun applicaties te integreren.
• Parallel en gedistribueerd computergebruik. in high-performance computingRPC maakt het mogelijk om taken over meerdere processoren of machines te verdelen. Elk knooppunt kan berekeningen uitvoeren en resultaten retourneren, waardoor grootschalige problemen efficiënter kunnen worden opgelost.

RPC-implementatie

Het implementeren van een externe procedureaanroep omvat het opzetten van de praktische workflow die een client in staat stelt functies op een externe computer aan te roepen. serverHet proces omvat alles van het definiëren van de procedures en het genereren van ondersteunende code tot het verzenden van verzoeken en het uitvoeren ervan op de serveren de resultaten terugsturen naar de klant. Elke fase zorgt ervoor dat de communicatie tussen klant en server is transparant en betrouwbaar.

1. Definieer de interface. De procedures die op afstand kunnen worden aangeroepen, worden gespecificeerd met behulp van een Interface Definition Language (IDL) of een gelijkwaardige notatie.
2. Genereer stubs. Vanuit de interfacedefinitie produceren tools een clientstub en een server stub (skelet) die communicatietaken afhandelt.
3. Bereid het verzoek voor. De clientstub verzamelt de procedurenaam en argumenten in een aanvraagbericht.
4. Verzend het verzoek. De communicatiemodule van de client verstuurt de aanvraag via een transportprotocol zoals TCP of UDP.
5. Ontvang het verzoek. De serverDe communicatiemodule van 's vangt het bericht op en stuurt het door naar de server stomp.
6. Haal de gegevens eruit. De server stub reconstrueert de argumenten in een bruikbaar formaat voor de server toepassing.
7. Voer de procedure uit. De server De toepassing voert de aangevraagde procedure uit met behulp van de niet-gemarshallde argumenten.
8. Geef de resultaten terug. De server stub verzamelt de retourwaarden en stuurt ze terug via het communicatiesysteem.
9. Geef het antwoord. De clientstub verzamelt de resultaten en geeft ze door aan de clientapplicatie.
10. Runtime-details beheren. De RPC-runtime verwerkt fouten, nieuwe pogingen, time-outs en alle benodigde gegevensconversies tussen verschillende architecturen.

De voor- en nadelen van RCP's

RPC biedt een handige manier om gedistribueerde systemen te bouwen door de complexiteit van netwerkcommunicatie te verbergen en interacties op afstand te laten aanvoelen als lokale functieaanroepen. Hoewel het duidelijke voordelen biedt op het gebied van eenvoud, schaalbaarheid en interoperabiliteit, kent het ook beperkingen, zoals latency, uitdagingen op het gebied van fouttolerantie en implementatiekosten.

RCP-voordelen

PRC biedt verschillende voordelen waardoor het een populaire keuze is voor het bouwen van gedistribueerde systemen. De belangrijkste kracht van het protocol ligt in het vereenvoudigen van de manier waarop applicaties via netwerken communiceren door de complexiteit van communicatie te abstraheren. Hieronder volgen de belangrijkste voordelen:

• TransparantieRPC zorgt ervoor dat externe aanroepen eruitzien en zich gedragen als lokale functieaanroepen. Ontwikkelaars hoeven zich niet bezig te houden met socketprogrammering of low-level netwerkprotocollen, wat het coderen vereenvoudigt en de productiviteit verbetert.
• Modulariteit en herbruikbaarheidDoor cliënt en cliënt te scheiden, server logica, RPC bevordert modulair applicatieontwerp. Server-side procedures kunnen in verschillende clienttoepassingen worden hergebruikt zonder dat de code opnieuw hoeft te worden geschreven.
• InteroperabiliteitVeel RPC-frameworks, zoals gRPC, XML-RPC of JSON-RPC, ondersteunen platformonafhankelijke communicatie. Hierdoor kunnen systemen die in verschillende programmeertalen zijn gebouwd of op verschillende besturingssystemen draaien, naadloos met elkaar samenwerken.
• SchaalbaarheidRPC ondersteunt gedistribueerde architecturen, waardoor applicaties kunnen schalen door werklasten over meerdere platforms te verspreiden. serversDit is vooral handig voor diensten met een hoge vraag en cloud-gebaseerde systemen.
• Gemak van ontwikkelingOntwikkelaars kunnen zich concentreren op applicatielogica in plaats van op netwerkcommunicatiedetails. Stubs en middleware zorgen voor marshalling, unmarshalling en transport, wat de complexiteit van de implementatie vermindert.

Nadelen van RCP

Hoewel RPC gedistribueerd computergebruik vereenvoudigt, brengt het ook verschillende uitdagingen met zich mee die vóór de implementatie in overweging moeten worden genomen. Deze nadelen komen vaak voort uit de afhankelijkheid van netwerken en de verborgen complexiteit achter de abstractie:

• Netwerk afhankelijkheidIn tegenstelling tot lokale functieaanroepen is RPC afhankelijk van de beschikbaarheid en stabiliteit van het netwerk. Netwerkvertragingen, pakketverlies of storingen kunnen ervoor zorgen dat aanroepen mislukken of de uitvoering aanzienlijk vertragen.
• Latentie en prestatieoverheadElke RPC omvat marshalling, transmissie via het netwerk en unmarshalling, wat extra overhead met zich meebrengt in vergelijking met lokale gesprekken. Hoge latentie kan de responsiviteit van het systeem beïnvloeden, vooral bij synchrone RPC's.
• Complexe foutafhandeling. Fouten in RPC kunnen door verschillende oorzaken ontstaan, zoals netwerkproblemen, server crashes of niet-overeenkomende gegevensformaten. Het afhandelen van deze fouten is complexer dan bij lokale procedureaanroepen en vereist een zorgvuldig ontwerp.
• Beveiligingsrisico'sRPC legt de communicatie tussen cliënten bloot en servers aan potentiële bedreigingen zoals onderschepping, imitatie of manipulatie. Zonder de juiste encryptie en authenticatie kunnen gevoelige gegevens in gevaar komen.
• Strakke koppelingIn veel RPC-systemen zijn de client en server moeten het eens worden over de exacte proceduredefinities en dataformaten. Dit kan upgrades of wijzigingen lastig maken, omdat het aanpassen van de ene kant vaak ook wijzigingen aan de andere kant vereist.
• Implementatie overheadHoewel RPC complexiteit voor ontwikkelaars verbergt, vereist het opzetten van de infrastructuur, zoals het genereren van stubs, het definiëren van interfaces en het configureren van middleware, extra hulpmiddelen en inspanning.

RPC-FAQ

Hier vindt u de antwoorden op de meestgestelde vragen over RPC.

Is het veilig om Remote Procedure Call uit te schakelen?

Nee. RPC is een essentieel onderdeel van de meeste besturingssystemen, waaronder Windows, Linux/UNIX en macOS. Het uitschakelen ervan kan cruciale functies zoals authenticatie, bestandsdeling en systeembeheer verstoren. Als u bepaalde RPC-gebaseerde services (bijv. NFS op Linux) niet nodig hebt, kunt u deze afzonderlijk uitschakelen of de toegang beperken met firewalls in plaats van RPC helemaal uit te schakelen.

Wat is het verschil tussen API en RPC?

Het belangrijkste verschil tussen een API (Application Programming Interface) en RPC (Remote Procedure Call) ligt in hun bereik en de manier waarop ze de communicatie tussen softwarecomponenten vergemakkelijken.

Een API is een breed concept dat een set regels, eindpunten of interfaces definieert waarmee de ene software met de andere communiceert. API's kunnen lokaal of extern zijn en bestaan ​​in verschillende vormen, zoals REST, SOAP, GraphQL en RPC. In wezen beschrijft een API wat operaties zijn beschikbaar en hoe om toegang te krijgen tot deze gegevens, door een gestandaardiseerd contract voor integratie te verstrekken.

RPC daarentegen is een specifiek communicatiemechanisme dat vaak wordt gebruikt om API's te implementeren. Het stelt een programma in staat een functie of procedure op een extern systeem uit te voeren alsof het een lokaal systeem is, waardoor de complexiteit van netwerkcommunicatie verborgen blijft.

Terwijl een API ontworpen kan worden rond RESTful-principes (resource-georiënteerd) of GraphQL (query-gebaseerd), is een RPC-stijl API actie georienteerd, het modelleert bewerkingen als procedureaanroepen, zoals getUserDetails() of updateRecord().

RCP versus REST

Hier is een gestructureerde vergelijking tussen RPC en REST: