gRPC-go源码剖析与实战专栏介绍

Posted 2021-09-13 翻江倒海一条鱼

1、背景介绍

无论是分布式架构，还是微服务架构，服务之间如何高效、可靠性的通信是具有一定的挑战性的；那么，解决方案之一就是使用RPC通信；
而由google开发的grpc-go是一个高性能、开源和通用的RPC框架，面向移动和HTTP2设计。
在涉及到网络通信的领域内，经常可以看到grpc-go的身影；
目前，已经在Kubernetes、Docker、Istio等优秀开源框架中广泛应用；因此，有必要对grpc-go的核心原理进行深入了解，以便能够更好的为微服务架构，分布式架构提供安全、高效、可靠的网络通信服务。

2、专栏解读：

本专栏非常详细的介绍了grpc-go的源码，编写了近100篇文章来帮助大家了解每个功能的核心原理；

阅读本专栏不仅可以了解到grpc-go的核心原理；
如，如何建立rpc连接，rpc请求，滑动窗口(流量控制)原理，如何自定义平衡器，解析器，重试机制，加密，认证，如何让grpc-go支持lz4算法等等；如何基于wireshark进行抓包分析; 还可以从grpc-go源码中学到很多技巧：如，grpc-go框架是如何使用事件机制的，如何使用上下文的？如何比较两个数的大小？当某个步骤失败时如何对本步骤以及前面的步骤实现重试机制等等，对go语言的提高有很大的帮助；

本专栏最大的目的，希望您学完之后，该技术能够成为您的技术亮点；比如，在求职简历上可以表明熟读grpc-go源码，具备二次开发grpc-go源码的能力；经过自己的努力后，甚至可以称为grpc-go框架的源码贡献者；也是证明你go语言水平的一种能力；希望这一项技术能够称为您简历上的亮点之一。

3、专栏主要分为以下几个模块

3.1.模块1：grpc客户端是如何向grpc服务器端建立起rpc连接的

本模块主要介绍rpc链接建立阶段所涉及到的内容；
主要涉及到的内容：
  grpc客户端跟grpc服务器端整个交互过程主要经历过那些阶段；如何建立起的tcp链接？
如果rpc链接失败后，grpc客户端是否尝试重试链接，每次连接的间隔时间是如何设置的；等等

3.2.模块2：解析器原理以及实践介绍

本模块介绍解析器相关原理；
主要涉及到的内容：
  解析器是用来做什么的？如何实现一个解析器，如何注册一个解析器？对grpc框架内置的解析器介绍？如何使用consul来自定义解析器；

3.3.模块3：平衡器原理以及实践介绍

本模块介绍平衡器相关原理；
主要涉及到的内容：
  平衡器主要实现什么功能？客户端如何指定使用哪个平衡器呢？如何实现、注册、创建平衡器？pickFirst平衡器介绍、round_robin平衡器介绍、grpc+LoadBalancer平衡器介绍、grpc+nginx平衡器介绍、grpc+consul自定义解析器介绍等等；

3.4.模块4：grpc客户端是如何向grpc服务器端发起rpc请求的以及处理流程

本模块介绍的原理以及流程：是在rpc建立连接基础之上的；也就是rpc连接建立后，客户端如何调用本地方法，服务器端如何接收请求，执行请求，反馈执行结果给客户端。
主要涉及到的内容：
  在rpc请求阶段，主要经历了哪些过程；在客户端一侧，什么场景下，会触发流的创建？客户端是如何将请求服务的名称，方法名称等信息通知服务器端的？
以及如何将请求方法的参数值发送给服务器端的？客户端一侧，接收服务器端反馈执行结果的流程？grpc服务器端一侧，处理客户端的整体流程？
grpc服务器端对客户端的每次tcp请求，是单协程处理，还是多协程处理？等等；

3.5.模块5：帧接收原理介绍

本模块介绍帧接收器相关原理；每次客户端跟服务器端建立rpc连接后，就会创建各自的帧接收器，专门用来接收对方发送的帧；
主要内容涉及到：
  grpc客户端帧接收器的原理介绍；grpc客户端帧接收器是如何处理不同的帧的？grpc服务器端帧接收器的原理介绍；服务器端接收到客户端的头帧后，如何处理？等等

3.6.模块6：帧发送器原理介绍

本模块介绍帧发送器相关原理；每次客户端跟服务器端建立rpc连接后，就会创建各自的帧发送器，专门用来将各种类型的帧发送给对方；客户端跟服务器端的帧发送器原理是一样的。
主要内容涉及到：
  帧发送器的整体流程介绍；如何将帧数据再内存里进行存储和读取？在同一个进程里如何使用通知的方式消费数据帧？帧发送器处理帧时有什么特点？帧发送器的基本流程介绍？
为什么源码作者将帧发送器的代码如何设计？客户端一侧，头帧的整体处理流程介绍？等等

3.7.模块7：滑动窗口(流量控制)

本模块主要介绍grpc服务器端在接收客户端发送的数据帧时，是如何动态控制客户端发送的数据帧大小的；也可以称之为流量控制。
涉及到的内容：
  滑动窗口的整体流程介绍；帧发送器是如何将数据帧发送给服务器端的；在服务器端一侧，帧接收器是如何将接收到的数据帧存储到本地的？
数据帧缓存到recvBuffer前的流控？从recvBuffer里读取数据时，如何调整流控指标？服务器端在真正执行客户端的请求方法时，是如何完整的读取到请求参数值的？
如何计算本次发送的数据帧的大小？服务器端发送的设置帧、窗口更新帧是如何影响客户端的帧大小的？
基于wireshark对grpc进行抓包分析：如何配置wireshark能够抓取grpc包，多场景抓包测试用例分析；等等

3.8.模块8：取消功能cancellation

本模块对grpc框架中的取消功能cancellation进行介绍；
涉及到的内容：
  取消cancellation功能的基本原理介绍；取消功能实现什么效果？客户端一侧，是如何处理取消功能的？服务器端一侧，是如何处理取消功能的？等等

3.9.模块9：截止时间deadline

本模块对grpc框架中的截止时间Deadline进行介绍；
涉及到的内容：
  截止时间deadline跟取消功能cancellation的区别？截止时间可以发生在哪些阶段？客户端一侧，如何配置启动截止时间？
客户端一侧，当截止时间发生在不同的阶段，每个阶段是如何处理的？
服务器端一侧，是如何处理截止时间的？等等

3.10.模块10：健康检测health

本模块对grpc框架中的健康检测HealthChecking进行介绍；
涉及到的内容：
  客户端是如何判定服务器端的服务的健康状态的？健康检测原理的整体流程图介绍；客户端的链接状态时如何更新为Ready状态的？
客户端如何判断服务器端的服务能够正常提供服务呢？服务器端健康检测Watcher的核心思想？健康检测运行时场景的异常场景处理？等等

3.11.模块11：拦截器interceptor

本模块对grpc框架中的拦截器interceptor原理进行介绍；
涉及到的内容：
  拦截器的分类；客户端如何使用拦截器；服务器端如何使用拦截器；服务器端何时触发拦截器流程？客户端何时触发拦截器流程？
拦截器的调度策略，即拦截器的执行过程？等等

3.12.模块12：保持链接keepalive

本模块对grpc框架中的保持链接keepalive原理进行介绍；
涉及到的内容：
  保持链接跟健康检测的区别？服务器端keepalive的原理图？服务器端何时触发keepalive功能的启动？当链接处于不同状态时，服务器端如何处理链接？
客户端一侧keepalive的原理图？服务器端跟客户端交互处理goAway帧的流程图；等等

3.13.模块13：多路复用multiplex

本模块对grpc框架中多路复用multiplex原理进行介绍；
涉及到的内容：
  grpc采矿机是如何实现多路复用的；实现多路复用的基本思路？grpc框架中，服务器端是如何区分不同的服务请求的？一个服务器请求，可能存在多个http2数据帧，
服务器端是如何存储不同服务请求的http2数据帧的？如何按顺序存储？如何按顺序读取数据帧呢？等等

3.14.模块14：压缩特性compression

本模块对grpc框架中压缩特性compression原理进行介绍；
涉及到的内容：
  grpc框架是如何支持不同的压缩算法的？如何启动压缩特性？如何注册一个压缩算法？客户端一侧，压缩处理数据的原理？服务器端一侧，压缩处理数据的原理？
在客户端一侧，发送数据阶段，压缩器压缩数据的处理流程？在服务器端一侧，如何获取客户端采用的压缩算法呢？如何解压数据？如何让grpc框架支持lz4压缩算法呢？等等

3.15.模块15：重试机制retry

本模块对grpc框架中的重试机制retry原理进行介绍；
涉及到的内容：
  在grpc框架中什么场景下使用了重试机制？客户端一侧，如何启动、禁止重试机制功能？如何定义、使用重试策略呢？grpc框架中，实现重试机制的主体思路？
重试机制withRetry实现方式的特点？客户端是如何判断是不是允许重试呢？如果某个阶段失败了，客户端如何重试前几步的操作呢？等等

3.16.模块16：元数据metadata

本模块对grpc框架中的元数据metadata原理进行介绍；
涉及到的内容：
  客户端一侧，如何创建元数据？如何使用创建的元数据？如何将元数据信息存储到上下文中的呢？服务器端一侧，是如何接收元数据的？如何让服务端提供的服务中有能力使用元数据；等等

3.17.模块17：加密encryption

本模块对grpc框架中加密encryption原理进行介绍；
涉及到的内容：
  grpc框架支持哪几种加密？基于tls证书加密的测试用例介绍？基于ca的tls证书加密测试用例介绍？
链路建立阶段时的tls加密原理介绍：客户端一侧，加密原理介绍？服务器端加密原理介绍，介绍时配合wireshark抓包分析；如何配置wireshark能够抓取tls包？整体握手过程原理介绍；
数据帧发送阶段的tls加密介绍；如何使用在tls链路建立阶段双方协商好的数据作为加密数据的？使用协商好的加密数据开始对数据帧进行加密？等等

3.18.模块18：认证authentication

本模块对grpc框架中的认证authentication原理进行介绍；
涉及到的内容：
  如何理解认证？grpc+oauth2.Token认证方式介绍：如何配置认证？认证功能属于链路级别功能，还是属于流级别功能？服务器端一侧是如何获取认证信息的？如何来验证认证信息的？grpc+自定义认证方式介绍；grpc+Basic认证方式介绍:basic认证方式介绍；模拟Basic认证测试用例介绍；grpc+jwt认证方式介绍：jwt认证介绍；jwt-grpc-go认证测试用例介绍；客户端向服务器端发起授权码请求？如何具体校验jwt？如何生成jwt?等等

4、适宜人群

go语言研发工程师、go语言爱好者
微服务研发工程师
kubernetes开发工程师
docker开发工程师
中间件研发工程师
计算机相关专业的大学生、研究生
对grpc-go感兴趣的爱好者
等

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