Go语言_RPC_Go语言的RPC

一 标准库的RPC

RPC（Remote Procedure Call，远程过程调用）是一种通过网络从远程计算机程序上请求服务，而不需要了解底层网络细节的应用程序通信协议。简单的说就是要像调用本地函数一样调用服务器的函数。

RPC协议构建于TCP或UDP，或者是 HTTP之上，允许开发者直接调用另一台计算机上的程序，而开发者无需额外地为这个调用过程编写网络通信相关代码，使得开发包括网络分布式程序在内的应用程序更加容易.

Go语言的标准库已经提供了RPC框架和不同的RPC实现.

下面是一个服务器的例子:

type Echo int

func (t *Echo) Hi(args string, reply *string) error {
*reply = "echo:" + args
return nil
}

func main() {
rpc.Register(new(Echo))
rpc.HandleHTTP()
l, e := net.Listen("tcp", ":1234")
if e != nil {
log.Fatal("listen error:", e)
}
http.Serve(l, nil)
}

其中

rpc.Register

用于注册RPC服务, 默认的名字是对象的类型名字(这里是

Echo

). 如果需要指定特殊的名字, 可以用

rpc.RegisterName

进行注册.

被注册对象的类型所有满足以下规则的方法会被导出到RPC服务接口:

func (t *T) MethodName(argType T1, replyType *T2) error

被注册对应至少要有一个方法满足这个特征, 否则可能会注册失败.

然后

rpc.HandleHTTP

用于指定 RPC 的传输协议, 这里是采用 http 协议作为RPC调用的载体. 用户也可以用

rpc.ServeConn

接口, 定制自己的传输协议.

客户端可以这样调用

Echo.Hi

接口:

func main() {
client, err := rpc.DialHTTP("tcp", "127.0.0.1:1234")
if err != nil {
log.Fatal("dialing:", err)
}

var args = "hello rpc"
var reply string
err = client.Call("Echo.Hi", args, &reply)
if err != nil {
log.Fatal("arith error:", err)
}
fmt.Printf("Arith: %d*%d=%d\n", args.A, args.B, reply)
}

客户端先用

rpc.DialHTTP

和RPC服务器进行一个链接(协议必须匹配).

然后通过返回的

client

对象进行远程函数调用. 函数的名字是由

client.Call

第一个参数指定(是一个字符串).

基于HTTP的RPC调用一般是在调试时使用, 默认可以通过浏览

"127.0.0.1:1234/debug/rpc"

页面查看RPC的统计信息.

另外一个例子：

服务器端代码：

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package main

import (

"errors"

"fmt"

"net/http"

"net/rpc"

)

const (

//URL = "10.200.7.244:3545"

URL = "127.0.0.1:3545"

)

type Args struct {

A, B int

}

type Quotient struct {

Quo, Rem int

}

type Arith int

func (t *Arith) Multiply(args *Args, reply *int) error {

*reply = args.A * args.B

return nil

}

func (t *Arith) Divide(args *Args, quo *Quotient) error {

if args.B == 0 {

return errors.New("divide by zero!")

}

quo.Quo = args.A / args.B

quo.Rem = args.A % args.B

return nil

}

func main() {

arith := new(Arith)

rpc.Register(arith)

rpc.HandleHTTP()

err := http.ListenAndServe(URL, nil)

if err != nil {

fmt.Println(err.Error())

}

}

客户端代码：

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package main

import (

"fmt"

"net/rpc"

)

const (

//URL = "10.200.7.234:3545"

URL = "127.0.0.1:3545"

)

type Args struct {

A, B int

}

func main() {

client, err := rpc.DialHTTP("tcp", URL)

if err != nil {

fmt.Println(err.Error())

}

args := Args{4, 4}

var reply int

err = client.Call("Arith.Multiply", &args, &reply)

if err != nil {

fmt.Println(err.Error())

} else {

fmt.Println(reply)

}

}

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client.Call("Arith.Multiply", &args, &reply)

以上的方式为同步调用

异步调用的代码：

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quotient := new(Quotient)

divCall := client.Go("Arith.Divide", args, "ient, nil)

replyCall := <-divCall.Done

测试截图:

二 基于 JSON 的 RPC 调用

在上面的RPC例子中, 我们采用了默认的HTTP协议作为RPC调用的传输载体.

因为内置

net/rpc

包接口设计的缺陷, 我们无法使用

jsonrpc

等定制的编码作为

rpc.DialHTTP

的底层协议. 如果需要让

jsonrpc

支持

rpc.DialHTTP

函数, 需要调整rpc的接口.

以前有个Issue2738是针对这个问题. 我曾提交的 CL10704046 补丁用于修复这个问题. 不过因为涉及到增加rpc的接口, 官方没有接受(因为自己重写一个

DialHTTP

会更简单).

除了传输协议, 还有可以指定一个RPC编码协议, 用于编码/节目RPC调用的函数参数和返回值. RPC调用不指定编码协议时, 默认采用Go语言特有的

gob

编码协议.

因为, 其他语言一般都不支持Go语言的

gob

协议, 因此如果需要跨语言RPC调用就需要
采用通用的编码协议.

Go的标准库还提供了一个

"net/rpc/jsonrpc"

包, 用于提供基于JSON编码的RPC支持.

服务器部分只需要用

rpc.ServeCodec

指定json编码协议就可以了:

func main() {
lis, err := net.Listen("tcp", ":1234")
if err != nil {
return err
}
defer lis.Close()

srv := rpc.NewServer()
if err := srv.RegisterName("Echo", new(Echo)); err != nil {
return err
}

for {
conn, err := lis.Accept()
if err != nil {
log.Fatalf("lis.Accept(): %v\n", err)
}
go srv.ServeCodec(jsonrpc.NewServerCodec(conn))
}
}

客户端部分值需要用

jsonrpc.Dial

代替

rpc.Dial

就可以了:

func main() {
client, err := jsonrpc.DialHTTP("tcp", "127.0.0.1:1234")
if err != nil {
log.Fatal("dialing:", err)
}
...
}

如果需要在其他语言中使用

jsonrpc

和Go语言进行通讯, 需要封装一个和

jsonrpc

匹配的库.

关于

jsonrpc

的实现细节这里就不展开讲了, 感兴趣的话可以参考这篇文章: JSON-RPC: a tale of interfaces.

三 基于 Protobuf 的 RPC 调用

Protobuf 是 Google 公司开发的编码协议. 它的优势是编码后的数据体积比较小(并不是压缩算法), 比较适合用于命令的传输编码.

Protobuf 官方团队提供 Java/C++/Python 几个语言的支持, Go语言的版本由Go团队提供支持, 其他语言由第三方支持.

Protobuf 的语言规范中可以定义RPC接口. 但是在Go语言和C++版本的Protobuf中都没有生成RPC的实现.

不过作者在 Go语言版本的Protobuf基础上开发了 RPC 的实现 protorpc, 同时提供的

protoc-gen-go

命令可以生成相应的RPC代码. 项目地址: https://code.google.com/p/protorpc/

该实现支持Go语言和C++语言, 在Protobuf官方wiki的第三方RPC实现列表中有介绍:https://code.google.com/p/protobuf/wiki/ThirdPartyAddOns#RPC_Implementations

要使用 protorpc, 需要先在proto文件定义接口(

arith.pb/arith.proto

):

package arith;

// go use cc_generic_services option
option cc_generic_services = true;

message ArithRequest {
optional int32 a = 1;
optional int32 b = 2;
}

message ArithResponse {
optional int32 val = 1;
optional int32 quo = 2;
optional int32 rem = 3;
}

service ArithService {
rpc multiply (ArithRequest) returns (ArithResponse);
rpc divide (ArithRequest) returns (ArithResponse);
}

protorpc使用

cc_generic_services

选择控制是否输出RPC代码. 因此, 需要设置

cc_generic_services

为

true

.

然后下载 protoc-2.5.0-win32.zip, 解压后可以得到一个

protoc.exe

的编译命令.

然后使用下面的命令获取 protorpc 和对应的

protoc-gen-go

插件.

go get code.google.com/p/protorpc
go get code.google.com/p/protorpc/protoc-gen-go

需要确保

protoc.exe

和

protoc-gen-go.exe

都在

$PATH

中. 然后运行以下命令将前面的接口文件转换为Go代码:

cd arith.pb && protoc --go_out=. arith.proto

新生成的文件为

arith.pb/arith.pb.go

.

下面是基于 Protobuf-RPC 的服务器:

package main

import (
"errors"

"code.google.com/p/goprotobuf/proto"

"./arith.pb"
)

type Arith int

func (t *Arith) Multiply(args *arith.ArithRequest, reply *arith.ArithResponse) error {
reply.Val = proto.Int32(args.GetA() * args.GetB())
return nil
}

func (t *Arith) Divide(args *arith.ArithRequest, reply *arith.ArithResponse) error {
if args.GetB() == 0 {
return errors.New("divide by zero")
}
reply.Quo = proto.Int32(args.GetA() / args.GetB())
reply.Rem = proto.Int32(args.GetA() % args.GetB())
return nil
}

func main() {
arith.ListenAndServeArithService("tcp", ":1984", new(Arith))
}

其中导入的

"./arith.pb"

的名字为

arith

, 在

arith.pb/arith.proto

文件中定义(这2个可能不同名, 导入时要小心).

arith.ArithRequest

和

arith.ArithResponse

是RPC接口的输入和输出参数, 也是在在

arith.pb/arith.proto

文件中定义的.

同时生成的还有一个

arith.ListenAndServeArithService

函数, 用于启动RPC服务. 该函数的第三个参数是RPC的服务对象, 必须要满足

arith.EchoService

接口的定义.

客户端的使用也很简单, 只要一个

arith.DialArithService

就可以链接了:

stub, client, err := arith.DialArithService("tcp", "127.0.0.1:1984")
if err != nil {
log.Fatal(`arith.DialArithService("tcp", "127.0.0.1:1984"):`, err)
}
defer client.Close()

arith.DialArithService

返回了一个

stub

对象, 该对象已经绑定了RPC的各种方法, 可以直接调用(不需要用字符串指定方法名字):

var args ArithRequest
var reply ArithResponse

args.A = proto.Int32(7)
args.B = proto.Int32(8)
if err = stub.Multiply(&args, &reply); err != nil {
log.Fatal("arith error:", err)
}
fmt.Printf("Arith: %d*%d=%d", args.GetA(), args.GetB(), reply.GetVal())

相比标准的RPC的库, protorpc 由以下几个优点:

采用标准的Protobuf协议, 便于和其他语言交互

自带的

protoc-gen-go

插件可以生成RPC的代码, 简化使用

服务器注册和调用客户端都是具体类型而不是字符串和

interface{}

, 这样可以由编译器保证安全

底层采用了

snappy

压缩传输的数据, 提高效率

不足之处是使用流程比标准RPC要繁复(需要将proto转换为Go代码).

四 C++ 调用 Go 提供的 Protobuf-RPC 服务

protorpc 同时也提供了 C++ 语言的实现.

C++版本的安装如下:

hg clone https://code.google.com/p/protorpc.cxx/[/code] 
cd protorpc.cxx


build with cmake

C++ 版本 的 protorpc 对 
protoc.exe
 扩展了一个
--cxx_out
 选项, 用于生成RPC的代码:

${protorpc_root}/protobuf/bin/protoc --cxx_out=. arith.proto

注:
--cxx_out
 选项生成的代码除了RPC支持外, 还有xml的序列化和反序列化支持.

下面是 C++ 的客户端链接 Go 语言版本的 服务器:

#include "arith.pb.h"

#include <google/protobuf/rpc/rpc_server.h>
#include <google/protobuf/rpc/rpc_client.h>

int main() {
::google::protobuf::rpc::Client client("127.0.0.1", 1234);

service::ArithService::Stub arithStub(&client);

::service::ArithRequest arithArgs;
::service::ArithResponse arithReply;
::google::protobuf::rpc::Error err;

// EchoService.mul
arithArgs.set_a(3);
arithArgs.set_b(4);
err = arithStub.multiply(&arithArgs, &arithReply);
if(!err.IsNil()) {
fprintf(stderr, "arithStub.multiply: %s\n", err.String().c_str());
return -1;
}
if(arithReply.c() != 12) {
fprintf(stderr, "arithStub.multiply: expected = %d, got = %d\n", 12, arithReply.c());
return -1;
}

printf("Done.\n");
return 0;
}

详细的使用说明请参考: README.md .
更多的例子请参考: rpcserver.cc
和 rpcclient.cc

 
五 总结
Go语言的RPC客户端是一个使用简单, 而且功能强大的RPC库. 基于标准的RPC库我们可以方便的定制自己的RPC实现(传输协议和串行化协议都可以定制).

不过在开发 protorpc 的过程中也发现了
net/rpc
包的一些不足之处:

内置的
HTTP
协议的RPC的串行化协议和传输协议耦合过于紧密, 用户扩展的协议无法支持内置的
HTTP
传输协议(因为
rpc.Server
和
rpc.Client
接口缺陷导致的问题)

rpc.Server
 只能注册 
rpc.ServerCodec
, 而不能注册工厂函数. 而
jsonrpc.NewServerCodec
需要依赖先建立链接(
conn
参数), 这样导致了
HTTP
协议只能支持内置的
gob
协议

rpc.Client
 的问题和 
rpc.Server
 类似

因为Go1需要保证API的兼容性, 因此上述的问题只能希望在未来的Go2能得到改善.