推荐一个嵌入式RPC通信框架

嵌入式的大杂烩 2024-10-28 03:09:50
一、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。二、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。

三、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。

四、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
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