C#中的遠(yuǎn)程執(zhí)行和分布式計(jì)算

1、C#中的遠(yuǎn)程執(zhí)行和分布式計(jì)算摘要 遠(yuǎn)程執(zhí)行是C#中一種使開發(fā)人員能夠使用遠(yuǎn)程對象的基礎(chǔ)架構(gòu)。遠(yuǎn)程對象是一種位于調(diào)用者應(yīng)用域之外的對象。本文中的例子說明了如何使用二種遠(yuǎn)程對象訪問機(jī)制（值傳遞和地址傳遞），它還通過一個簡單的、功能強(qiáng)大的任務(wù)服務(wù)器的實(shí)現(xiàn)說明了分布式計(jì)算中遠(yuǎn)程對象的強(qiáng)大功能。 任務(wù)服務(wù)器能夠接受所有能實(shí)現(xiàn)ITask界面的對象，并在其應(yīng)用域中運(yùn)行這些對象。更為重要的是，它能夠一次從多個客戶端接受任務(wù)。 在學(xué)習(xí)完本篇文章后，讀者將能夠： 建立服務(wù)器/客戶端對象之間的連接。 按值傳遞對象。 按地址傳遞對象。 理解遠(yuǎn)程任務(wù)分配的概念。 遠(yuǎn)程對象 遠(yuǎn)程對象通過地址傳遞對象或者通過對象的值傳遞對

2、象。 在第一種情況下，對象的地址由應(yīng)用域A傳遞到應(yīng)用域B，但對象的方法調(diào)用在應(yīng)用域A和應(yīng)用域B之間。對象在應(yīng)用域A中存在和運(yùn)行，但在應(yīng)用域B中也象是個本地的對象。 在第二種情況下，整個對象及其附屬的實(shí)體（被稱作對象圖表）被串行化成字節(jié)的形式，并從應(yīng)用域A被傳送到應(yīng)用域B。然后，對象在應(yīng)用域B被“反串行化”并恢復(fù)到原來的狀態(tài)?，F(xiàn)在，對象就在應(yīng)用域B上存在和運(yùn)行了。 建立對象主機(jī)（也被稱作服務(wù)器） 設(shè)立服務(wù)器需要作的第一步是在對象進(jìn)行通訊的二個應(yīng)用域間建立一條通道，它可以是一條TCP/IP通道或HTTP通道。TCP通道的速度較快，適用于對網(wǎng)絡(luò)內(nèi)信息包傳輸限制較少的網(wǎng)絡(luò)使用，HTTP通道更靈活，適合

3、在互聯(lián)網(wǎng)等廣域網(wǎng)上使用。 我們將使用TCP/IP通道，而且將在同一臺機(jī)器的二個不同的應(yīng)用域名上同時運(yùn)行服務(wù)器端和客戶機(jī)端。因此，輸入下面的代碼在TCP/IP堆棧上的8065端口創(chuàng)建通道m(xù)yChannel： TcpChannel myChannel = new TcpChannel(8065); 下面是向.NET的通道服務(wù)注冊myChannel通道，這將使該通道可以在服務(wù)器應(yīng)用域之外被訪問。我們可以通過下面的代碼實(shí)現(xiàn)這一目的： ChannelServices.RegisterChannel(myChannel); 最后一步是告訴.NET的遠(yuǎn)程執(zhí)行基礎(chǔ)架構(gòu)有關(guān)我們要開放的對象的有關(guān)情況，我們需要公

4、布對象的類型和位置，客戶端定位對象所使用的名稱和.NET的遠(yuǎn)程基礎(chǔ)架構(gòu)對對這一對象調(diào)用的處理方式。我們可以通過下面的代碼獲取對象的類型： Type objectType = new MyCoolObject().GetType() 通過下面的代碼就可以向.NET遠(yuǎn)和基礎(chǔ)架構(gòu)注冊該對象： RemotingConfiguration.RegisterWellKnownServiceType( objectType, "MyCoolObject", WellKnownObjectMode.Singleton); 對象的調(diào)用有二種處理方式：Singleton和SingleCall。

5、在Singleton方式中，在第一次客戶端方法調(diào)用時創(chuàng)建對象，并保持對象存在直到客戶端中止連接或?qū)ο笞匀凰劳觯辉赟ingleCall方式中，每次客戶端的方法調(diào)用都會創(chuàng)建對象，對象只在方法調(diào)用持續(xù)期間存在，一旦方法調(diào)用結(jié)束，對象就會死亡。SingleCall方式中，客戶端連接不會隨方法調(diào)用的結(jié)束而中止，只有對象會隨著方法調(diào)用的結(jié)束而被殺死。為遠(yuǎn)程對象建立客戶端 對客戶端的第一個要求是遠(yuǎn)程對象的類要在客戶端的本機(jī)上，.NET遠(yuǎn)程執(zhí)行基礎(chǔ)架構(gòu)代理將使用它對與遠(yuǎn)程對象間傳遞的信息進(jìn)行解釋和裝配。 需要再次建立一個通道，然后向.NET遠(yuǎn)程基礎(chǔ)架構(gòu)進(jìn)行注冊，使該通道成為可用的： TcpChannel my

6、Channel = new TcpChannel(); ChannelServices.RegisterChannel(myChannel); 需要注意的是，我們在創(chuàng)建通道時沒有指定端口地址。我們將在要求服務(wù)器給出我們要調(diào)用的遠(yuǎn)程對象的引用時指定端口地址，代碼如下所示： MyCoolObject mine = (MyCoolObject)Activator.GetObject( typeof(MyCoolObject), "tcp:/localhost:8085/MyCoolObject"); 第一個參數(shù)獲取我們要定位的對象的類型，第二個參數(shù)指定遠(yuǎn)程對象的URL。一旦我們得

7、到該對象，就需要將其類型由普通的對象轉(zhuǎn)換為MyCoolObject類型。 現(xiàn)在，我們得到了位于服務(wù)器端的遠(yuǎn)程對象的引用，我們可以將該對象看作是本地的對象。 功能強(qiáng)大的任務(wù)服務(wù)器 任務(wù)服務(wù)器是一個如何利用.NET的按值傳遞遠(yuǎn)程對象機(jī)制的實(shí)例。任務(wù)服務(wù)器有一個名字為TaskRunner的對象，客戶端可以獲取它的引用，TaskRunner可以從客戶端接受任何實(shí)現(xiàn)ITask界面的對象。 ITask界面強(qiáng)迫客戶端使用Run()和Identify()二個方法創(chuàng)建任務(wù)對象，客戶端然后就可以創(chuàng)建一個復(fù)雜的、對資源敏感的實(shí)現(xiàn)ITask界面的任務(wù)，然后將它提交給任務(wù)服務(wù)器，在它自己的應(yīng)用域中執(zhí)行。這意味著沒有充足

8、計(jì)算資源的客戶端可以充分利用任務(wù)服務(wù)器的資源執(zhí)行自己無力完成的、比較復(fù)雜的任務(wù)。 因此，需要計(jì)算有3000位小數(shù)的圓周率的客戶端就可以創(chuàng)建一個完成相關(guān)計(jì)算和實(shí)現(xiàn)ITask界面的對象，該任務(wù)然后被使用TaskRunner對象提交給任務(wù)服務(wù)器執(zhí)行。 ITask界面強(qiáng)迫客戶端從它們的Run()方法返回一個對象，當(dāng)然，該對象的值可能為空，但也有可能會包含有意義的值。 簡單地說，按值傳遞的遠(yuǎn)程執(zhí)行最適合這樣一種情況，即服務(wù)器沒有客戶端希望在遠(yuǎn)程環(huán)境中執(zhí)行的對象的明確的表示。 按值傳遞對象 一個對象被按值傳遞時，它需要被轉(zhuǎn)換成一種可以傳輸?shù)母袷健Ｒ粋€應(yīng)用域中的對象占用著一塊系統(tǒng)內(nèi)存，而且能夠?qū)ζ渌麑ο蟀l(fā)給

9、它的消息作出反應(yīng)。要將該對象傳遞到其他應(yīng)用域中，必須將它串行化。這意味著它必須能夠被分解為字節(jié)流，然后能夠在目的地被重新組合為原來的對象。 要實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，就必須使用編譯器可串行化的特性，使編譯器對一些結(jié)構(gòu)進(jìn)行呂行化處理。我們可以將整個類標(biāo)記為可串行化的，也可以將包括一些選定的方法在內(nèi)的類的一部分標(biāo)記為可串行化的。在任務(wù)服務(wù)器環(huán)境中，整個的客戶端任務(wù)對象必須能夠被串行化。代碼如下所示： Using System; ?Serializable() class ClientTask ? 需要注意的是，如果一個對象有外部的庫文件等附屬的部分，被該對象使用的部分也必須被串行化，這是在遠(yuǎn)程應(yīng)用域中重新建立

10、對象所必需的。運(yùn)行例子程序 這個例子是用C# for .NET Beta 2編寫的，并在C# for .NET Beta 2中通過了測試。 為了使用任務(wù)服務(wù)器，我們必須以下面的順序?qū)Τ绦蜻M(jìn)行編譯： csc /target:library /out:ITask.dll ITask.cs csc /target:library /out:TaskRunner.dll TaskRunner.cs csc /r:ITask.dll /r:TaskRunner.dll TaskServer.cs csc /r:ITask.dll /r:TaskRunner.dll TaskClient.cs 上面的順序

11、非常重要，因?yàn)門askServer和TaskClient類要用到TaskRunner和ITask庫。 要運(yùn)行這個例子程序，首先啟動服務(wù)器代碼，并等待出現(xiàn)下面的提示： i Task Server Started, press to exit? 然后就可以運(yùn)行客戶端程序了。 在TaskClient類中有一個實(shí)現(xiàn)ITask界面而且能夠可串行化的類，該任務(wù)將求出二個數(shù)的積，并返回一個int類型的對象。我建議讀者創(chuàng)建自己的任務(wù)，并試著在任務(wù)服務(wù)器上運(yùn)行它，這將使你親身體會到這種分布式計(jì)算的巨大威力。它可以使客戶端軟件開發(fā)人員充分利用任務(wù)服務(wù)器上豐富的資源完成復(fù)雜的、需要大量資源的任務(wù)。 我們可以利用任務(wù)

12、服務(wù)器完成諸如數(shù)字處理、壓縮、加密、排序等各種操作。 正面是本文中例子所涉及的源代碼，及其簡單的注解，供有興趣的讀者參考： / ITask.cs / 用戶可以使用該界面來創(chuàng)建自己的任務(wù)，它完成下面的二種操作： / ·服務(wù)器可以通過調(diào)用方法Run()來運(yùn)行建立的任務(wù)。 / ·客戶端可以保證任務(wù)從方法Run()中啟動。 / 其中還有一個Identify()方法，服務(wù)器用它顯示一些有關(guān)任務(wù)的信息。 / 該界面被編譯為同一個名字空間下的單獨(dú)的庫文件，使得任務(wù)服務(wù)器的管理員能夠?qū)⒃摻缑孀鳛樗心軌蛟?他的任務(wù)服務(wù)器上運(yùn)行的任務(wù)的契約進(jìn)行分發(fā)。 / 客戶端將繼承該類，創(chuàng)建自己的任務(wù)對象

13、，提交給服務(wù)器運(yùn)行。 namespace TaskServer / 必須將它定義為一個界面 public interface ITask object Run(); string Identify(); / TaskRunner.cs / 該對象用來運(yùn)行由客戶端提交的任務(wù)，提交的任務(wù)將在服務(wù)器的應(yīng)用域執(zhí)行。 / TaskRunner對象以引用的方式傳遞給客戶端，無需對它進(jìn)行串行化 / TaskRunner接受所有實(shí)現(xiàn)ITask界面的任務(wù)，它需要二個參數(shù)：Run()和Identify()。 using System; using System.Runtime.Remoting; using Sy

14、stem.Runtime.Remoting.Channels; using System.Runtime.Remoting.Channels.Tcp; namespace TaskServer public class TaskRunner : MarshalByRefObject ITask remoteTaskObject; public TaskRunner() Console.WriteLine("ni TaskRunner activated"); public string LoadTask(ITask task) Console.WriteLine("

15、;ni Loading new task."); if(task = null) Console.WriteLine("e Task reference is NULL. Task not Loaded."); return "e Task not loaded." remoteTaskObject = task; Console.WriteLine("i Task has been loaded."); Console.WriteLine("i Task ID: " + remoteTaskObject

16、.Identify() + "n"); return "i Task loaded. Welcome to the All Powerful TaskServer." public object RunTask() Console.WriteLine("ni Running the task."); object result = remoteTaskObject.Run(); Console.WriteLine("i Task finished."); return result; / TaskServerEng

17、ine.cs / 這個類用來啟動任務(wù)服務(wù)器應(yīng)用程序。它建立C#遠(yuǎn)程執(zhí)行的后端，加載通道，注冊TaskRunner對象，然后讓 /遠(yuǎn)程執(zhí)行機(jī)制的后端監(jiān)測TCP通道上的連接請求 using System; using System.IO; / 下面的庫用于向遠(yuǎn)程執(zhí)行機(jī)制注冊我們的對象 using System.Runtime.Remoting; / 下面的庫用于向通道服務(wù)注冊我們的TCP通道設(shè)備 using System.Runtime.Remoting.Channels; / 該庫提供了用來與遠(yuǎn)程應(yīng)用域（客戶端）通訊所需要的TCP通道 using System.Runtime.Remoting.

18、Channels.Tcp; namespace TaskServer public class TaskServerEngine / 我們只需要一個方法，它可以是靜態(tài)的，因?yàn)槲覀儾恍枰⑦@個類的實(shí)例，該方法的作用僅僅是 /創(chuàng)建并創(chuàng)始化TaskServerEngine。 public static void Main() / 向用戶表明我們正在啟動服務(wù)器類 Console.WriteLine("The All Powerful Task Server!"); Console.WriteLine("."Your Task is My Command&quo

19、t;."); Console.WriteLine("ni Starting Task Server."); try / 創(chuàng)建TCP通道 Console.WriteLine("i - Creating TCP channel"); TcpChannel chan = new TcpChannel(8085); / 向.NET的遠(yuǎn)程服務(wù)注冊新創(chuàng)建的TcpChannel，使客戶端可以使用這一服務(wù) Console.WriteLine("i - Registering TCP channel"); ChannelServices.Re

20、gisterChannel(chan); /向遠(yuǎn)程機(jī)制的后端注冊TaskRunner對象，RegisterWellKnownServiceType方法將完成這一 /操作，并接收下面的參數(shù)： / *內(nèi)容為TaskRunner對象映象的類型對象 / * 向客戶公布的服務(wù)名字 / * 對象的模式：Singleton意味著所有客戶端請求共享一個對象服務(wù)；SingleCall意味著 / 每個客戶端請求使用一個新的對象服務(wù)。 Console.WriteLine("i - Registering the TaskRunner object"); Type theType = new Ta

21、skRunner().GetType(); RemotingConfiguration.RegisterWellKnownServiceType(theType, "TaskServer", WellKnownObjectMode.Singleton); Console.WriteLine("i Task Server started, press to exit."); Console.ReadLine(); catch (Exception e) Console.WriteLine("! An error occured while ini

22、tialising the TaskServerEngine."); Console.WriteLine(e); / TaskClient.cs / 這是一個客戶端應(yīng)用域，客戶端的任務(wù)是建立一個任務(wù)對象，并將它提交給任務(wù)服務(wù)器 using System; / 建立與任務(wù)服務(wù)器的連接所必需的庫文件 using System.Runtime.Remoting; using System.Runtime.Remoting.Channels; using System.Runtime.Remoting.Channels.Tcp; using TaskServer; namespace Hap

23、pyClientWithTask Serializable() / 下面是我們創(chuàng)建的任務(wù) class ClientTask : ITask private int num1, num2; private int result; public ClientTask(int num1, int num2) this.num1 = num1; this.num2 = num2; public object Run() result = num1 * num2; return (object)result; public string Identify() return("I am a mu

24、ltiplication task."); public class Client public static void Main() Console.WriteLine("nWelcome to the humble, lowly client Application Domain.n"); ClientTask clientTask = new ClientTask(100,100); try Console.WriteLine("i Connecting to TaskServer."); Console.WriteLine("

25、i - Opening TCP Channel"); TcpChannel chan = new TcpChannel(); Console.WriteLine("i - Registering the channel"); ChannelServices.RegisterChannel(chan); Console.WriteLine("i Connected to TaskServer"); / 從TaskServer中獲取TaskRunner對象的引用 / Activator類中的GetObject方法需要二個參數(shù)： / * 對象類型 / * 對象的URI位置 Console.WriteLine("i Getting a reference to the TaskRunner Object&quo