SRMP.MD

SRMP协议

​ 在分布式系统中，RPC通信尤为重要。SRMP是新生命团队专门为了RPC框架而设计的通信协议，既支持内网高速通信，也能覆盖物联网嵌入式设备。

​ 经过十多年实战经验积累以及多方共同讨论，新生命团队（https://newlifex.com）在2016年制订了一种简单而又具有较好扩展性的RPC（Remote Procedure Call）协议。

​ 全称：简易远程消息交换协议，简称： SRMP（Simple Remote Messaging Protocol）

​ SRMP主要定位于以下场景：

• 内网高速通信，大吞吐量（>10万tps）、低延迟（<1ms）

• 外网远程通信，稳定可靠，海量连接（>10万）

• 物联网硬件设备，容易简单实现协议

• 支持TCP/UDP/串口/蓝牙BLE等多种通信方式

协议基础

消息结构

协议： 1 Flag + 1 Sequence + 2 Length + N Payload

• 1个字节标识位，标识请求、响应、错误、单向广播等；

• 1个字节序列号，用于请求响应包配对；

• 2个字节数据长度N，小端字节序，指示后续负载数据长度（不包含头部4个字节），解决粘包问题；

• N个字节负载数据，数据内容完全由业务决定，最大长度65534=64k-2。

长度扩展

​ 数据中心内网通信中，负载数据大于等于64k时，数据长度字段填65535（0xFFFF），启用后续4字节扩展长度，最大长度4G（0xFFFFFFFF），此时头部总长度是8字节。
​ 嵌入式物联网硬件设备建议直接忽略扩展长度，仅需支持4字节头部，限制负载数据小于64k。

​ 采用固定2字节表示长度，方便任意语言接入，特别是嵌入式实现，在这一点上完胜变长的七位压缩编码整数。内网高速通信可实现8字节头部扩容，而物联网嵌入式设备则可以直接不考虑扩容。
​ 1字节序列号，主要用于UDP通信、串口通信、无线通信等做请求与响应的匹配，这是多路复用的根基所在。

通信方式

​ 本协议默认采用请求应答模式，此外还支持异常响应及单向广播，由协议标识位最高两位来定义。

1. 客户端向服务端发起RPC请求（Flag=0x01），携带自增序列号Seq，异步等待响应。

2. 服务端收到RPC请求后，处理业务并把结果打包成RPC响应（Flag=0x81），使用相同的Seq发回去给客户端。

3. 客户端收到响应后，匹配Seq，返回给调用方。

4. 服务端处理RPC请求出现异常时，打包RPC异常（Flag=0xC1），使用相同的Seq返回给客户端。

5. 客户端收到异常响应后，匹配Seq，向调用方抛出异常。

6. 客户端和服务端随时可以向对方发送单向广播（Flag=0x41），接收方无需回复。

7. 客户端可以发起RPC请求以及单向广播，服务端仅能回复响应以及发送单向广播而不能主动发起RPC请求。

RPC报文

​ SRMP主要分为请求、响应、异常和单向广播几种报文。报文由协议头和负载数据体两大部分组成。

请求报文

​ RPC请求报文，数据体分为接口名称Action和请求参数Data两部分。1个字节表示名称长度，因此名称最大长度为255字符。4个字节表示请求参数的数据长度，最大4G。

​ 如若有扩展需要，可在后面附加多个具有4字节长度的变长数据，整体格式不变。例如，某些场景需要Token令牌或者TraceId追踪，实际上可以作为请求参数一部分来整体封包。

​ 请求参数默认采用Json序列化封包，高速接口支持直接以二进制Packet作为参数，绕开序列化的成本开支。强烈建议10000tps以上的接口采用高速Packet传参，此时接口入参只能有一个Packet参数。用户自己对参数进行二进制序列化。

​ 在高并发大吞吐系统中，序列化成本占据整体通信耗时的70%以上，远远超过网络开支。

字节	7	6	5	4	3	2	1	0
1 Flag	请求0	单向0	保留
1 Seq	序列号（0~255）
2 Length	数据长度（0~65534）
Body	名称长度（1字节）		接口名称（Action）
	数据长度（4字节）		请求参数（Data）

响应报文

​ RPC响应报文，数据体分为接口名称Action和结果数据Data两部分。1个字节表示名称长度，因此名称最大长度为255字符。4个字节表示结果数据的数据长度，最大4G。

​ 如若有扩展需要，可在后面附加多个具有4字节长度的变长数据，整体格式不变。

​ 响应数据默认采用Json序列化封包，高速接口支持直接以二进制Packet作为数据，绕开序列化的成本开支。强烈建议10000tps以上的接口采用Packet作为响应数据，此时接口返回类型必须是Packet。用户自己对数据进行二进制反序列化。

字节	7	6	5	4	3	2	1	0
1 Flag	响应1	错误0	保留
1 Seq	序列号（0~255）
2 Length	数据长度（0~65534）
Body	名称长度（1字节）		接口名称（Action）
	数据长度（4字节）		结果数据（Data）

异常报文

​ RPC异常响应报文，数据体分为接口名Action、错误码Code和结果数据Data三部分。响应代码固定4字节整数，其它同响应报文。

字节	7	6	5	4	3	2	1	0
1 Flag	响应1	错误1	保留
1 Seq	序列号（0~255）
2 Length	数据长度（0~65534）
Body	名称长度（1字节）		接口名称（Action）
	响应代码（Code）（4字节）
	数据长度（4字节）		结果数据（Data）

单向广播

​ RPC单向广播报文，标记位高位填01，其它同请求报文。

字节	7	6	5	4	3	2	1	0
1 Flag	请求0	单向1	保留
1 Seq	序列号（0~255）
2 Length	数据长度（0~65534）
Body	名称长度（1字节）		接口名称（Action）
	数据长度（4字节）		请求参数（Data）

参数封包

​ 客户端请求和服务端响应，其中都有Data数据主体部分（请求参数和结果数据），根据使用场景不同，主要分为Json封包、二进制封包和基础类型封包等方式。SRMP协议强大之处在于，可以混合使用多种封包方式，简单接口使用Json封包和基础类型封包，文件和多媒体传输接口使用二进制封包。
​ 请求参数对应接口入参，接口返回对应Invoke返回，一般要求两边类型对应。但也不尽然，只要一边能够解析另一边的数据就行。

封包原理

1. 客户端发起Invoke调用时，接口名称Action和参数对象Data将封包成为请求报文。其中接口名称固定为字符串封包，而请求参数根据使用场景不同，使用不同的封包方式，最终都是二进制数据。

2. 服务端接口入参，一般使用客户端请求参数相同类型，但也可以使用完全不同的类型，只要能够解析出来即可。例如，不管请求参数是什么类型，接口入参一定可以使用Byte[]或Packet，此时可就得自己解析二进制数据了。又如，请求参数是复杂对象，使用Json封包，而接口入参使用String，那么将会收到一段Json字符串。

3. 服务端接口返回结果数据，一般使用强类型对象，使用Json封包或二进制封包返回，最终也都是二进制数据。

4. 客户端Invoke收到服务端响应时，根据TResult解析结果数据Data，一般使用服务端接口的返回类型。也可以使用Byte[]/Packet/String/IDictionary<String,Object>等类型解析返回数据。

5. 如果服务端接口抛出异常，将返回异常报文，并且把异常信息打包在Data中返回。客户端Invoke内部解析异常报文的Code和Data以后，抛出ApiException异常。

Json封包

​ 请求参数或结果数据是复杂对象时，默认使用Json序列化。

await _Client.InvokeAsync<Object>("api/info", new { state="abcd", state2=1234 })

​ 客户端使用以上代码，请求参数Data的封包就是：{"state":"abcd","state2":1234}，共30字节。

​ Json封包具有很好的可读性和兼容性，能够满足绝大多数应用场景。它的缺点就是性能损耗，频繁传输较大对象时，大部分时间都耗费在Json序列化之上。

二进制封包

​ 请求参数或结果数据是极为复杂且需要自定义序列化的对象，或者干脆直接就是传输二进制数据时，使用二进制封包。

​ 复杂对象支持IAccessor接口时，可通过该接口的Read/Write实现二进制序列化及反序列化；

​ 参数或结果直接就是Byte[]或Packet时，直接封包；

await _Client.InvokeAsync<Object>("api/info", new MyAccessor{ state="abcd", state2=1234 })

​ 客户端使用以上代码，请求参数Data的封包就是：0461626364D209，共7个字节，远比Json封包的30字节要小得多。
​ 二进制封包具有极高的吞吐性能、极小的报文大小。它的缺点就是可读性很差，网络抓包后几乎识别不出来内容。例如文件传输和多媒体传输等场景，就可以优先使用二进制封包。

基础类型封包

​ 请求参数和结果数据也支持使用简单类型，例如整数、小数、布尔型、时间日期和字符串等，此时统一按照字符串进行封包传输。