Эндрю Уэзеролл - Компьютерные сети. 5-е издание

Рис. 6.25.Этапы выполнения удаленного вызова процедуры. Заглушки затенены

Иногда с помощью некоторых уловок все же удается передавать указатели. Допустим, первым параметром является указатель на целое число k. Клиентская заглушка может выполнить маршалинг k и передать его серверу. Серверная заглушка создаст указатель на полученную переменную k и передаст его серверной процедуре. Именно этого та и ожидала. Когда серверная процедура возвращает управление серверной заглушке, последняя отправляет k обратно клиенту, где обновленное значение этой переменной записывается вместо старого (если оно было изменено сервером). В принципе, стандартная последовательность действий, выполняемая при передаче параметра по ссылке, заменилась прямой и обратной передачей копии параметра. Увы, этот трюк не всегда удается применить — в частности, нельзя это сделать, если указатель ссылается на граф или иную сложную структуру данных. Как мы увидим далее, по этой причине на параметры удаленно вызываемых процедур должны быть наложены определенные ограничения.

Вторая проблема заключается в том, что в языках со слабой типизацией данных (например, в C) можно совершенно законно написать процедуру, которая подсчитывает скалярное произведение двух векторов (массивов), не указывая их размеры. Каждая из этих структур в качестве ограничителя имеет какое-то значение, известное только вызывающей и вызываемой процедурам. При этих обстоятельствах клиентская заглушка не способна запаковать параметры: нет никакой возможности определить их размеры.

Третья проблема заключается в том, что не всегда можно распознать типы параметров по спецификации или по самому коду. В качестве примера можно привести процедуру printf, у которой может быть любое число параметров (не меньше одного), и они могут представлять собой смесь различных целочисленных (int, short, long), символьных, строковых, вещественных с плавающей запятой различной длины и других типов. Задача удаленного вызова процедуры printf может оказаться практически невыполнимой из-за такой своеобразной толерантности языка С. Тем не менее нет правила, говорящего, что удаленный вызов процедур возможен только в том случае, если используется не С (C++), — это подорвало бы репутацию метода RPC среди программистов.

Четвертая проблема связана с применением глобальных переменных. В нормальной ситуации вызывающая и вызываемая процедуры могут общаться друг с другом посредством глобальных переменных (кроме общения с помощью параметров). Но если вызываемая процедура переедет на удаленную машину, программа, использующая глобальные переменные, не сможет работать, потому что глобальные переменные больше не смогут служить в качестве разделяемого ресурса.

Эти проблемы не означают, что метод удаленного вызова процедур безнадежен. На самом деле, он широко используется, просто нужны некоторые ограничения для его нормальной практической работы.

С точки зрения протоколов транспортного уровня UDP является хорошей основой для реализации RPC. В простейшем случае запросы и ответы можно отправлять в одном UDP-пакете, а обработка может выполняться очень быстро. Однако для реализации этой идеи потребуются и другие механизмы. На случай потери запроса или ответа клиенту необходим таймер, отсчитывающий время до повторной отправки пакета. Обратите внимание на то, что ответ служит неявным подтверждением запроса, поэтому запрос не требует отдельного подтверждения. Иногда параметры или результаты могут оказаться больше максимального размера UDP-пакета, поэтому для отправки больших сообщений также требуется специальный протокол. Если множественные запросы и ответы могут пересекаться (как в случае параллельного программирования), соответствие ответа запросу должно быть указано с помощью специальной метки.

Проблема более высокого уровня связана с тем, что операция может не быть идемпотентной (то есть не может повторяться без риска сбоя). В простом случае мы имеем дело с идемпотентными операциями, такими как DNS-запросы и ответы. Клиент может повторно без риска передавать такие пакеты сколько угодно раз, до тех пор пока не придет ответ. Не важно, в чем причина: либо пакет не дошел до сервера, либо был потерян ответ. В любом случае ответ, когда он придет, будет одним и тем же (если, конечно, за это время не обновится база данных DNS). Однако не все операции идемпотентны — например, потому, что они могут включать побочные действия наподобие инкрементирования счетчика. RPC для таких операций требует более сложной семантики: при вызове процедуры она не должна выполняться несколько раз. В таких случаях может понадобиться установка TCP-соединения и отправки запроса по TCP, а не по UDP.

6.4.3. Транспортные протоколы реального масштаба времени

Клиент-серверный удаленный вызов процедур — это та область, в которой UDP применяется очень широко. Еще одной такой областью являются мультимедийные приложения реального времени. В частности, с ростом популярности интернет-радио, интернет-телефонии, музыки и видео по заказу, видеоконференций и других мультимедийных приложений стало понятно, что все они пытаются заново изобрести велосипед, используя более или менее одинаковые транспортные протоколы реального времени. Вскоре пришли к мысли о том, что было бы здорово иметь один общий транспортный протокол для мультимедийных приложений.

Так появился на свет протокол RTP (Real-Time Transport Protocol — транспортный протокол реального масштаба времени). Он описан в RFC 3550 и ныне широко используется для мультимедийных приложений. Мы рассмотрим два аспекта транспортировки данных в реальном времени. Первый из них — протокол RTP, использующийся для пакетной передачи аудио и видео. Второй аспект — обработка данных, необходимая для воспроизведения (в основном со стороны получателя). Эти функции входят в стек протоколов, изображенный на рис. 6.26.

RTP обычно работает поверх UDP (в операционной системе). Делается это так. Мультимедийное приложение может состоять из нескольких аудио-, видео-, текстовых и некоторых других потоков. Они прописываются в библиотеке RTP, которая, как и само приложение, находится в пользовательском пространстве. Библиотека уплотняет потоки и помещает их в пакеты RTP, которые, в свою очередь, отправляются в сокет. На другом конце сокета (в операционной системе) генерируются UDP-пакеты, в которые помещаются RTP-пакеты. Они передаются протоколу IP для отправки по каналу (например, Ethernet). На хосте-получателе происходит обратный процесс. В конечном итоге мультимедийное приложение получает данные из RTP-библиотеки. Оно отвечает за воспроизведение мультимедиа. Стек протоколов для описанной ситуации показан на рис. 6.26, а. Система вложенных пакетов показана на рис. 6.26, б.