RPC的基本原理和主要特点

RPC的基本原理和主要特点

RPC（远程过程调用）是一种常用的通信机制，它允许像调用本地函数一样调用远程函数。在嵌入式系统中，RPC机制可以应用于各种场景，如进程间交互、板间交互和端云交互等。本文将详细介绍RPC的基本原理、特点以及在嵌入式系统中的具体应用，并推荐一个专门针对嵌入式系统的RPC框架——erpc。

RPC简介

RPC（Remote Procedure Call，远程过程调用）机制是一种常用的通信机制。实际上就是要像调用本地的函数一样去调远程函数。

RPC机制，在互联网中应用得比较广泛。在我们嵌入式中，把传输层拓展到IPC、TPC/IP、UART、USB等，很多场景下也都可以用得上。

如：

• 需要发送确认的场景，比如发送某个数据，需要对端回复一个数据进行确认，这种场景，我们可以在应用上进行实现，随着协议越加越多，对应的回复的代码也越来越多，但基本都是很相似的代码。这种下使用RPC机制就比较优雅了，本地发起远端调用请求，远端执行完后会将结果返回。
• 应用于进程间的交互：你写了一段代码，这段代码可以调用你电脑上某个服务提供的功能，而不需要关心这个服务运行在你的电脑上还是在网络的另一端。
• 应用于板间的交互：多个控制板之间需要通信和协作来协调生产过程。使用RPC可以简化这些控制单元之间的调用和数据共享。
• 应用于端云的交互：IoT设备通常需要和云端服务器或其他设备交互。通过RPC，设备可以远程调用云服务，实现数据同步、功能升级等操作。

RPC的基本原理

嵌入式RPC机制主要由客户端和服务器两部分组成：

1. 客户端：发起调用请求，将参数传递给远程方法，并接收服务端返回的结果。在嵌入式系统中，客户端通常作为非安全环境中的应用程序。
2. 服务器：执行客户端调用的远程过程，并将结果返回给客户端。在嵌入式系统中，服务器通常位于安全环境中的可信执行环境(TEE)中，如OP-TEE框架。

这张图里的network传输链路，在我们嵌入式中，对于不同的应用场景可以是UART、USB等。

RPC的基本工作原理如下：

1. 定义远程方法接口(服务契约)，包括方法名称、参数类型、返回值类型等信息。
2. 生成客户端和服务端的stub(桩)和skeleton(骨架)代码。
3. 客户端通过stub调用远程方法，stub将请求序列化为网络传输格式，然后通过网络发送给服务端。
4. 服务端接收到请求后，通过skeleton进行反序列化，根据接口定义执行远程方法，并将返回值序列化为网络传输格式，发送给客户端。
5. 客户端接收到服务端的响应后，通过stub进行反序列化，获取返回值。

RPC的主要特点

• 跨平台性：RPC框架可以在不同的操作系统和平台上运行，实现跨平台的远程调用。这一特点使得RPC框架能够广泛应用于各种异构环境中，提高了系统的灵活性和适应性。
• 透明性：RPC框架隐藏了底层的通信细节，使得客户端能够像调用本地函数一样调用远程函数，无需关注网络通信的具体实现。这一特点简化了开发者的编程模型，降低了开发难度。
• 高效性：RPC框架通常采用二进制数据传输和压缩等技术，使得网络通信效率更高，比如使用protobuf进行序列化与反序列化。

嵌入式RPC框架推荐：erpc

eRPC（嵌入式RPC）是NXP开源的、用于多芯片嵌入式系统和异构多核SoC的开源远程过程调用（RPC）系统。与其他现代RPC系统（如出色的Apache Thrift）不同，eRPC的与众不同之处在于它是为紧密耦合的系统设计的，使用纯C实现远程功能，并且代码大小较小（<5kB）。它不适用于网络上的高性能分布式系统。

erpc源码：
https://github.com/EmbeddedRPC/erpc

• 函数的参数和标识符（用于被调用的例程）被序列化成字节流。
• 该字节流通过通信通道（IPC、TPC/IP、UART等）传输到服务器。
• 服务器对参数进行反序列化，确定调用了哪个函数，然后调用它。
• 如果函数返回一个值，那么该值将被序列化并通过通信通道发送回客户端。

erpc主要特点：

• 轻量级但可扩展
• 生成的代码较小
• 抽象传输接口
• 序列化数据的大小较小
• 非常适合C语言的环境，也足够灵活，可以支持面向对象的语言，如c++
• 从服务器到客户机的异步通知
• 最小化延迟影响