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go 中 rpc 和 grpc 的使用

2023年 7月 13日 97.2k 0

RPC

RPC 是远程过程调用，是一个节点向请求另一个节点提供的服务，像调用本地函数一样去调用远程函数

远程过程调用有很多问题

  • Call ID 映射：如何知道远程机器上的函数名
    1.png
  • 序列化和反序列化：怎么把参数传递给远程函数，如：json/xml/protobuf/msgpack
    • 客户端
      • 建立连接 tcp/http
      • 序列化
      • 向服务端发送数据 -> 这是二进制的数据
      • 等待服务端响应 -> 这是二进制数据
      • 反序列化
    • 服务端：
      • 监听端口
      • 读取客服端发送过来的数据 -> 这是二进制的数据
      • 反序列化
      • 处理业务逻辑
      • 将客户端需要的数据序列化
      • 返回给客户端 -> 这是二进制的数据
    • 在大型分布式系统中，使用 json 作为数据格式协议几乎不可维护
      2.png
  • 网络传输：如何进行网络传输，如：http/tcp
    • 对于 http 协议来说，它是一次性的，一旦对方有了结果，连接就断开了
    • http1.x 在微服务这块应用有性能问题
    • http2.0 可以解决这个问题
      3.png

    • 如果不使用 RPC 框架，如何实现远程调用呢？

    利用 go 内置的 rpc 实现

    go 内置 rpc 实现源码：源码

    新建 server 包，提供一个 HelloService 服务，这个函数的作用传进来一个 string 类型的值 xxx，返回 hello, xxx

    import (
  "net"
  "net/rpc"
)

type HelloService struct{}

func main() {
  // 监听 tcp 服务的 1234 端口
  listener, _ := net.Listen("tcp", ":1234")
  // 注册一个 HelloService 服务
  _ = rpc.RegisterName("HelloService", &HelloService{})

  for {
    //启动服务
    conn, _ := listener.Accept()
    rpc.ServeConn(conn)
  }
}

// Hello 方法
func (s *HelloService) Hello(request string, reply *string) error {
	*reply = "hello, " + request
	return nil
}

    新建 client 包，用来调用 server 包中的 HelloService 的 Hello 方法

    import (
  "fmt"
  "net/rpc"
)

func main() {
  // 与 server 建立连接
  conn, err := rpc.Dial("tcp", "localhost:1234")
  if err != nil {
    panic(err)
  }
  var require *string = new(string)
  // 调用 HelloService 的 Hello 方法，传入参数 uccs，返回值赋值给 require
  err = conn.Call("HelloService.Hello", "uccs", require)
  if err != nil {
    panic(err)
  }
  fmt.Println(*require)
}

    我们可以看到在不使用任何框架前，我们写的 rpc 代码是非常冗余的：

  • 我们需要自己去定义 HelloService
  • 在 server 端注册服务，启动服务
  • 在 client 端建立连接，调用方法，返回结果

    • 这些是非常繁琐的，我们将这些步骤进行简化

    利用 go 内置的 rpc 实现优化版本

    利用 go 内置的 rpc 实现优化版本:源码

    我们最先能够想到的优化点是将 HelloService 的定义提出来，放在一个单独的包中

    新建包 handler

    type HelloService struct{}

    client

    我们现在在调用 Hello 时，需要写成 conn.Call("HelloService.Hello", xxx, xxx)，但我们想要的调用方式是 conn.Hello(xxx, xxx)

    在 go 中一个变量不可能凭空多出 Hello 方法

    我们怎么才能实现这种方法呢？

    可以通过 go 的结构体来实现

    新建包 client_proxy

    type HelloServiceStub struct {
  *rpc.Client
}

// 建立连接，返回一个 HelloServiceStub
func NewHelloServiceClient(protocol string, address string) HelloServiceStub {
  conn, err := rpc.Dial(protocol, address)
  if err != nil {
    panic("连接失败")
  }
  return HelloServiceStub{
    conn,
  }
}

// 在结构体 HelloServiceStub 中定义 Hello 方法
func (c *HelloServiceStub) Hello(request string, reply *string) error {
  return c.Client.Call(handler.HelloServiceName+".Hello", request, reply)
}

    在 client 中，我们调用就简单了，直接调用 NewHelloServiceClient 传入 protocol 和 address

    然后在返回的值中调用 Hello 方法

    import (
  "fmt"
  "go-rpc/optimized-rpc/client_proxy"
)

func main() {
  client := client_proxy.NewHelloServiceClient("tcp", "localhost:1234")

  var require *string = new(string)
  err := client.Hello("uccs", require)
  if err != nil {
    panic(err)
  }
  fmt.Println(*require)
}

    server

    服务端要做的事情是将注册服务的函数提取出来

    但这里有个问题：我们需要在注册服务时接受一个包含 Hello 方法的结构体

    这个结构体是在 server 中定义的，但我们在 server_proxy 包中是无法引用的

    这就可以使用接口来解决，就是下面定义的 HelloServicer 接口

    新建包 server_proxy

    import (
  "go-rpc/optimized-rpc/handler"
  "net/rpc"
)

type HelloServicer interface {
  Hello(request string, reply *string) error
}

func RegisterHelloService(srv *HelloServicers) error {
  return rpc.RegisterName(handler.HelloServiceName, srv)
}

    在 server 中，我们调用 RegisterService 方法，传入 HelloService，就可以注册服务了

    import (
  "go-rpc/optimized-rpc/handler"
  "go-rpc/optimized-rpc/server_proxy"
  "net"
  "net/rpc"
)

type HelloService struct{}

func main() {
  listener, _ := net.Listen("tcp", ":1234")
  _ = server_proxy.RegisterHelloService(&HelloService{})

  for {
    conn, _ := listener.Accept()
    go rpc.ServeConn(conn)
  }
}

func (s *HelloService) Hello(request string, reply *string) error {
  *reply = "hello, " + request
  return nil
}

    最终它的结构如下图所示：

    4.png

    使用 grpc 重写 rpc

    使用 grpc 重写 rpc：源码

    新建 proto 包

    定义 rpc 类型的 SayHello

    syntax = "proto3";

option go_package ="./;proto";

service Greeter{
  rpc SayHello(HelloRequest) returns (HelloReply); // hello 接口
}

message HelloRequest {
  string name = 1;
}

message HelloReply{
  string message = 1;
}

    运行命令：protoc --go_out=. --go-grpc_out=require_unimplemented_servers=false:. helloworld.proto

    会生成两个文件：helloworld.pb.go 和 helloworld_grpc.pb.go

    client

    新建 client 包

    使用 grpc 和 server 建立连接，然后就可以调用 SayHello 方法了

    import (
  "context"
  "fmt"
  "go-rpc/grpc/proto"

  "google.golang.org/grpc"
)

func main() {
  conn, err := grpc.Dial("127.0.0.1:8080", grpc.WithInsecure())
  if err != nil {
    panic(err)
  }
  defer conn.Close()

  client := proto.NewGreeterClient(conn)
  r, err := client.SayHello(context.Background(), &proto.HelloRequest{Name: "uccs"})
  if err != nil {
    panic(err)
  }

  fmt.Println(r.Message)
}

    server

    新建 server 包

    定义 SayHello 方法，入参：proto.HelloRequest 出参：proto.HelloReply，并启动服务

    import (
  "context"
  "go-rpc/grpc/proto"
  "net"

  "google.golang.org/grpc"
)

type Server struct{}

func (s *Server) SayHello(ctx context.Context, request *proto.HelloRequest) (*proto.HelloReply, error) {
  return &proto.HelloReply{Message: "Hello " + request.Name}, nil
}

func main() {
  g := grpc.NewServer()
  proto.RegisterGreeterServer(g, &Server{})
  lis, err := net.Listen("tcp", ":8080")
  if err != nil {
    panic(err)
  }

  if err := g.Serve(lis); err != nil {
    panic(err)
  }
}

    grpc

    grpc 是谷歌开源的 rpc 框架，底层通信协议是 http2.0

    使用 apt 安装

  • 在 linux 环境下，使用 apt 安装：
    • apt install -y protoc-gen-go protoc-gen-go-grpc

    不需要额外安装 protoc，因为他们自带了 protoc

  • 安装完成，检查版本
    • protoc --version
# libprotoc 3.21.12

protoc-gen-go --version
# protoc-gen-go v1.28.1

protoc-gen-go-grpc --version
# protoc-gen-go-grpc 1.0

    使用 wget 远程下载

  • 确认linux 系统版本（我这里是 x86_64）
    • uname -a
# Linux 667711fd2ac3 5.10.104-linuxkit #1 SMP Thu Mar 17 17:08:06 UTC 2022 x86_64 GNU/Linux
  • 从 官方地址 中选择对应的版本下载并解压
    • # 下载
wget https://github.com/protocolbuffers/protobuf/releases/download/v23.3/protoc-23.3-linux-x86_64.zip

# 解压
unzip protoc-23.3-linux-x86_64.zip
  • 将 proto 放到环境变量弘
    • mv -f bin/proto /usr/local/bin
  • 如果要使用它里面的类型，需要将 include 目录中的内容放到 /usr/local/include 中
    • mv -f include/google /usr/local/include
  • 如果要使用 go 生成 proto 文件，需要安装 protoc-gen-go 和 protoc-gen-go-grpc
    • go install google.golang.org/protobuf/cmd/protoc-gen-go@latest
go install google.golang.org/grpc/cmd/protoc-gen-go-grpc@v1.1
  • 安装完成
    • protoc --version
# libprotoc 23.3

protoc-gen-go --version
# protoc-gen-go v1.31.0

protoc-gen-go-grpc --version
# protoc-gen-go-grpc v1.3.0

    生成 go 文件

  • 新建一个 helloWorld.proto 文件
    • syntax = "proto3";

// 在最新的 protoc 版本中，option 要像下面这样写，否则会报错
option go_package ="./;proto";

message HelloRequest {
  string name = 1;
}
  • 在当前目录下执行命令，就会在 helloWorld.proto 同级目录下生成 helloWorld.pb.go 文件
    • protoc --go_out=. --go-grpc_out=require_unimplemented_servers=false:. helloWorld.proto

    序列化和反序列化

    go-rpc/proto 是 grpc 生成的文件用来定义数据格式

    google.golang.org/protobuf/proto 进行序列化和反序列化

    import (
  proto2 "go-rpc/proto"

  "google.golang.org/protobuf/proto"
)

func main() {
  // 序列化
  req := proto2.HelloRequest{
    Name: "uccs",
  }
  rsp, _ := proto.Marshal(&req)
  fmt.Println(rsp)

  // 反序列化
  req2 := proto2.HelloRequest{}
  _ = proto.Unmarshal(rsp, &req2)
  fmt.Println(req2.Name)
}

    往期文章

  • go 项目ORM、测试、api文档搭建
  • go 开发短网址服务笔记
  • go 实现统一加载资源的入口
  • go 语言编写简单的分布式系统
    • 大白菜程序猿
    开发运维
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    大白菜程序猿

    这个人很懒，什么都没有留下～

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