【趣谈网络协议】第33讲 | 基于XML的SOAP协议:不要说NBA,请说美国职业篮球联赛

上一节我们讲了 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。

ONC RPC 存在哪些问题?

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″?>
<geek:purchaseOrder xmlns:xsi=”http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance” xmlns:geek=”http://www.example.com/geek”>
<order>
<date>2018-07-01</date>
<className> 趣谈网络协议 </className>
<Author> 刘超 </Author>
<price>68</price>
</order>
</geek: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正文

POST /purchaseOrder HTTP/1.1
Host: www.geektime.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.geektime.com/perchaseOrder”>
<m:purchaseOrder”>
<order>
<date>2018-07-01</date>
<className> 趣谈网络协议 </className>
<Author> 刘超 </Author>
<price>68</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/geektime”>
<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.geektime.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

好了,这一节就到这里了,我们来总结一下。

  • 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。

 

 

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