网络协议 20 - RPC 协议（上）- 基于XML的SOAP协议

【前五篇】系列文章传送门：

1. 网络协议 15 - P2P 协议：小种子大学问
2. 网络协议 16 - DNS 协议：网络世界的地址簿
3. 网络协议 17 - HTTPDNS：私人定制的 DNS 服务
4. 网络协议 18 - CDN：家门口的小卖铺
5. 网络协议 19 - RPC 协议综述：远在天边，近在眼前

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    上一节我们了解 RPC 的经典模型和设计要点，并用最早期的 ONC RPC 为例子，详述了具体的实现。而时代在进步，ONC RPC 逐渐因为各种问题被替代，SOAP 协议就是替代者之一。

ONC RPC 存在的问题

    ONC RPC 将客户端要发送的参数，以及服务端要发送的回复，都压缩为一个二进制串，这样固然能够解决双方的协议约定问题，但是存在一定的不方便。

    首先，需要双方的压缩格式完全一致，一点都不能差。一旦有少许的差错，多一位，少一位或者错一位，都可能造成无法解压缩。当然，我们可以用传输层的可靠性以及加入校验值等方式，来减少传输过程中的差错。

    其次，协议修改不灵活。如果不是传输过程中造成的差错，而是客户端因为业务逻辑的改变，添加或者删除了字段，或者服务端添加或者删除了字段，而双方没有及时通知，或者线上系统没有及时升级，就会造成解压缩不成功。

    因而，当业务发生改变，需要多传输一些参数或者少传输一些参数的时候，都需要及时通知对方，并且根据约定好的协议文件重新生成双方的 Stub 程序。自然，这样灵活性比较差。

    如果仅仅是沟通的问题也还好解决，其实更难弄的还有版本的问题。比如在服务端提供一个服务，参数的格式是版本一的，已经有 50 个客户端在线上调用了。现在有一个客户端有个需求，要加一个字段，怎么办呢？这可是一个大工程，所有的客户端都要适配这个，需要重新写程序，加上这个字段，但是传输值是 0，不需要这个字段的客户端很“冤”，本来没我啥事儿，为啥让我也忙活？

    最后，ONC RPC 的设计明显是面向函数的，而非面向对象。而当前面向对象的业务逻辑设计与实现方式已经成为主流。

    这一切的根源就在于压缩。这就像平时我们爱用缩略语。如果是篮球爱好者，你直接说 NBA，他马上就知道什么意思，但是如果你给一个大妈说 NBA，她可能就不知所云。

    所以，这种 RPC 框架只能用于客户端和服务端全由一拨人开发的场景，或者至少客户端和服务端的开发人员要密切沟通，相互合作，有大量的共同语言，才能按照既定的协议顺畅地进行工作。

XML 与 SOAP

    但是，一般情况下，我们做一个服务，都是要提供给陌生人用的，你和客户不会经常沟通，也没有什么共同语言。就像你给别人介绍 NBA，你要说美国职业篮球赛，这样不管他是干啥的，都能听得懂。

    放到我们的场景中，对应的就是用文本类的方式进行传输。无论哪个客户端获得这个文本，都能够知道它的意义。

    一种常见的文本类格式是 XML。我们这里举个例子来看。

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<cnblog:purchaseOrder xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance" xmlns:cnblog="http://www.example.com">
    <order>
        <date>2019-01-08</date>
        <className> 板栗焖鸡 </className>
        <price>58</price>
    </order>
</cnblog:purchaseOrder>

    我这里不准备详细讲述 XML 的语法规则，但是你相信我，看完下面的内容，即便你没有学过 XML，也能一看就懂，这段 XML 描述的是什么，不像全面的二进制，你看到的都是 010101，不知所云。

    有了这个，刚才我们说的那几个问题就都不是问题了。

    首先，格式没必要完全一致。比如如果我们把 price 和 author 换个位置，并不影响客户端和服务端解析这个文本，也根本不会误会，说这个作者的名字叫 68。

    如果有的客户端想增加一个字段，例如添加一个推荐人字段，只需要在上面的文件中加一行：

<recommended> Gary </recommended> 

    对于不需要这个字段的客户端，只要不解析这一行就是了。只要用简单的处理，就不会出现错误。

    另外，这种表述方式显然是描述一个订单对象的，是一种面向对象的、更加接近用户场景的表示方式。

    既然 XML 这么好，接下来我们来看看怎么把它用在 RPC 中。

传输协议问题

    我们先解决第一个，传输协议的问题。

    基于 XML 的最著名的通信协议就是SOAP了，全称简单对象访问协议（Simple Object Access Protocol）。它使用 XML 编写简单的请求和回复消息，并用 HTTP 协议进行传输。

    SOAP 将请求和回复放在一个信封里面，就像传递一个邮件一样。信封里面的信分抬头和正文

POST /purchaseOrder HTTP/1.1
Host: www.cnblog.com
Content-Type: application/soap+xml; charset=utf-8
Content-Length: nnn

<?xml version="1.0"?>
<soap:Envelope xmlns:soap="http://www.w3.org/2001/12/soap-envelope"
soap:encodingStyle="http://www.w3.org/2001/12/soap-encoding">
    <soap:Header>
        <m:Trans xmlns:m="http://www.w3schools.com/transaction/"
          soap:mustUnderstand="1">1234
        </m:Trans>
    </soap:Header>
    <soap:Body xmlns:m="http://www.cnblog.com/perchaseOrder">
        <m:purchaseOrder">
            <order>
                <date>2019-01-08</date>
                <className> 板栗焖鸡 </className>
                <price>88</price>
            </order>
        </m:purchaseOrder>
    </soap:Body>
</soap:Envelope>

    HTTP 协议我们学过，这个请求使用 POST 方法，发送一个格式为 application/soap + xml 的 XML 正文给 www.geektime.com ，从而下一个单，这个订单封装在 SOAP 的信封里面，并且表明这是一笔交易（transaction），而且订单的详情都已经写明了。

协议约定问题

    接下来我们解决第二个问题，就是双方的协议约定是什么样的？

    因为服务开发出来是给陌生人用的，就像上面下单的那个 XML 文件，对于客户端来说，它如何知道应该拼装成上面的格式呢？这就需要对于服务进行描述，因为调用的人不认识你，所以没办法找到你，问你的服务应该如何调用。

    当然你可以写文档，然后放在官方网站上，但是你的文档不一定更新得那么及时，而且你也写的文档也不一定那么严谨，所以常常会有调试不成功的情况。因而，我们需要一种相对比较严谨的Web 服务描述语言，WSDL（Web Service Description Languages）。它也是一个 XML 文件。

    在这个文件中，要定义一个类型 order，与上面的 XML 对应起来。

 <wsdl:types>
  <xsd:schema targetNamespace="http://www.example.org/cnblog">
   <xsd:complexType name="order">
    <xsd:element name="date" type="xsd:string"></xsd:element>
<xsd:element name="className" type="xsd:string"></xsd:element>
<xsd:element name="Author" type="xsd:string"></xsd:element>
    <xsd:element name="price" type="xsd:int"></xsd:element>
   </xsd:complexType>
  </xsd:schema>
 </wsdl:types>

    接下来，需要定义一个 message 的结构。

 <wsdl:message name="purchase">
  <wsdl:part name="purchaseOrder" element="tns:order"></wsdl:part>
 </wsdl:message>

    接下来，应该暴露一个端口。

 <wsdl:portType name="PurchaseOrderService">
  <wsdl:operation name="purchase">
   <wsdl:input message="tns:purchase"></wsdl:input>
   <wsdl:output message="......"></wsdl:output>
  </wsdl:operation>
 </wsdl:portType>

    然后，我们来编写一个 binding，将上面定义的信息绑定到 SOAP 请求的 body 里面。

 <wsdl:binding name="purchaseOrderServiceSOAP" type="tns:PurchaseOrderService">
  <soap:binding style="rpc"
   transport="http://schemas.xmlsoap.org/soap/http" />
  <wsdl:operation name="purchase">
   <wsdl:input>
    <soap:body use="literal" />
   </wsdl:input>
   <wsdl:output>
    <soap:body use="literal" />
   </wsdl:output>
  </wsdl:operation>
 </wsdl:binding>

    最后，我们需要编写 service。

 <wsdl:service name="PurchaseOrderServiceImplService">
  <wsdl:port binding="tns:purchaseOrderServiceSOAP" name="PurchaseOrderServiceImplPort">
   <soap:address location="http://www.cnblog.com:8080/purchaseOrder" />
  </wsdl:port>
 </wsdl:service>

    WSDL 还是有些复杂的，不过好在有工具可以生成。

    对于某个服务，哪怕是一个陌生人，都可以通过在服务地址后面加上“?wsdl”来获取到这个文件，但是这个文件还是比较复杂，比较难以看懂。不过好在也有工具可以根据 WSDL 生成客户端 Stub，让客户端通过 Stub 进行远程调用，就跟调用本地的方法一样。

服务发现问题

    最后解决第三个问题，服务发现问题。

    这里有一个UDDI（Universal Description, Discovery, and Integration），也即统一描述、发现和集成协议。它其实是一个注册中心，服务提供方可以将上面的 WSDL 描述文件，发布到这个注册中心，注册完毕后，服务使用方可以查找到服务的描述，封装为本地的客户端进行调用。

小结

• 原来的二进制 RPC 有很多缺点，格式要求严格，修改过于复杂，不面向对象，于是产生了基于文本的调用方式——基于 XML 的 SOAP；
• SOAP 有三大要素：协议约定用 WSDL、传输协议用 HTTP、服务发现用 UDDL。