Go通关22：如何通过 RPC 来实现跨平台服务！

Posted 2021-07-23 微客鸟窝

什么是RPC 服务

RPC（Remote Procedure Call）远程过程调用，是在分布式系统中，不同节点之间的一种调用方式，可以理解为，在 A 服务器上，调用 B 服务器上应用提供的函数/方法，RPC 由客户端发起，调用服务端的方法进行通信，然后服务端把结果再返回给客户端。

RPC 的核心点有两个：「通信协议」和「序列化」。序列化和反序列化是一种把传输数据进行编码和解码的方式，常见的编解码方式有 JSON、Protobuf 等。

RPC 调用的流程：（图片来自百度百科）

• 客户端调用客户端句柄，并把参数传给客户端句柄
• 客户端句柄将参数打包编码
• 客户端本地系统发送信息到服务器
• 服务器系统将信息发送到服务端句柄
• 服务端句柄解析信息（解码）
• 服务端句柄调用真正的服务端程序
• 服务端处理后，通过同样的方式，再把结果返回给客户端

网络通信一般是通过 Socket 通信。

Go 语言 RPC 简单入门

在 Go SDK 中，内置了 net/rpc 包来实现 RPC。net/rpc 包提供了通过网络访问服务端对象方法的能力。

我们通过一个加法运行来展示RPC的调用，服务端示例：

server/math_server.go

package server

type MathService struct {
}

type Args struct {
 A, B int
}

func (m *MathService) Add(args Args, reply *int) error {
 *reply = args.A + args.B
 return nil
}

上面代码中：

• 定义了一个 MathService，表示一个远程服务对象；
• Args 结构体表示参数；
• Add 方法实现了加法功能，结果通过 replay 指针变量返回。

有了这个服务对象，就可以把它注册到暴露的服务列表中，来提供其他客户端的使用。注册 RPC 服务对象，通过 RegisterName 方法即可，代码如下：

server_main.go

package main

import (
 "log"
 "net"
 "net/rpc"
 "rpctest/server"
)

func main() {
 rpc.RegisterName("MathService", new(server.MathService))
 l, err := net.Listen("tcp", ":8088") //注意 “：” 不要忘了写
 if err != nil {
  log.Fatal("listen error", err)
 }
 rpc.Accept(l)
}

上面代码中：

• 通过 RegisterName 函数注册了一个服务对象，该函数有两个参数：
• 服务名称，客户端调用时所使用（MathService）
• 服务对象，也就是 MathService 这个结构体
• 通过 net.Listen 函数建立一个 TCP 链接，在 8088 端口进行监听 ；
• 最后通过 rpc.Accept 函数在该 TCP 链接上提供 MathService 这个 RPC 服务。如此，客户端便可看到 MathService 这个服务以及它的 Add 方法了。

net/rpc 提供的RPC 框架，要想把一个对象注册为 RPC 服务，可以让客户端远程访问，那么该对象（类型）的方法必须满足如下条件：

• 方法的类型是可导出的（公开的）；
• 方法本身也是可导出的；
• 方法必须有 2 个参数，并且参数类型是可导出或者内建的；
• 方法必须返回一个 error 类型。

总结就是：

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

此处 T1、T2都是可以被 encoding/gob 序列化的。

• 第一个参数 argType 是调用者（客户端）提供的；
• 第二个参数 replyType是返回给调用者结果，必须是指针类型。

我们完成了 RPC 服务，接下来继续完成客户端的调用：

client_main.go

package main

import (
 "fmt"
 "log"
 "net/rpc"
 "rpctest/server"
)

func main() {
 client, err := rpc.Dial("tcp", "localhost:8088")
 if err != nil {
  log.Fatal("dialing")
 }
 args := server.Args{A: 1, B: 2}
 var reply int
 err = client.Call("MathService.Add", args, &reply)
 if err != nil {
  log.Fatal("MathService.Add error", err)
 }
 fmt.Printf("MathService.Add: %d+%d=%d", args.A, args.B, reply)
}

❝

上面代码中：

• 通过 rpc.Dial 函数建立 TCP 链接，注意的是这里的 IP、端口要和RPC 服务提供的一致；
• 准备远程方法需要的参数，此处为示例中的 args 和 reply；
• 通过 Call 方法调用远程的 RPC 服务；
• Call 方法有 3 个参数，它们的作用：
• 调用的远程方法的名字，此处为 MathService.Add，点前面的部分是注册的服务的名称，点后面的部分是该服务的方法；
• 客户端为了调用远程方法提供的参数，示例中是 args；
• 为了接收远程方法返回的结果，必须是一个指针，此处为 示例中的 &replay 。

❞

服务端和客户端我们已经完成，整体目录结构：

接下来开始运行：

1. 先运行服务端程序，提供 RPC 服务：

go run server_main.go

2. 再运行客户端程序，调用 RPC ：

go run client_main.go

运行结果：

MathService.Add: 1+2=3

看到如上结果，说明 RPC 调用成功！✿✿ヽ(°▽°)ノ✿

基于 HTTP的RPC

RPC 除了可以通过 TCP 协议调用之外，还可以通过HTTP 协议进行调用，还是通过内置的 net/rpc 包便可调用，我们将上门的代码改成 HTTP 协议的调用，服务端代码：

server_main.go

func main() {
   rpc.RegisterName("MathService", new(server.MathService))
   rpc.HandleHTTP()//新增的
   l, err := net.Listen("tcp", ":8088")
   if err != nil {
      log.Fatal("listen error:", err)
   }
   http.Serve(l, nil)//换成http的服务
}

客户端部分代码修改：

client_main.go

func main()  {
   client, err := rpc.DialHTTP("tcp",  "localhost:8088")
   //此处省略其他没有修改的代码
}

修改完成后，我们分别运行服务端和客户端，结果和 tcp 连接时是一样的。

调试的 URL

net/rpc 包提供的 HTTP 协议的 RPC 还有一个调试的 URL，运行服务端代码后，在浏览器中访问 http://localhost:8088/debug/rpc 回车，即可看到服务端注册的RPC 服务，以及每个服务的方法，如图：

如图，注册的 RPC 服务、方法的签名、已经被调用的次数都可以看到。

JSON RPC 跨平台通信

上面实现的 RPC 服务是基于 gob 编码的，这种编码在跨语言调用的时候比较困难，但是在 RPC 服务的实现者和调用者往往都可能是不同的编程语言，因此我们实现的 RPC 服务要支持多语言的调用。

TCP 的 JSON RPC

要实现跨语言的 RPC 服务，核心在于选择一个通用的编码，比如常用的 JSON。在 Go 语言中，只需要使用 net/rpc/jsonrpc 包便可实现一个 JSON RPC 服务。

我把上面的示例改造成支持 JSON的RPC 服务，服务端代码如下：

server_main.go

func main() {
 rpc.RegisterName("MathService", new(server.MathService))
 l, err := net.Listen("tcp", ":8088")
 if err != nil {
  log.Fatal("listen error:", err)
 }
 for {
  conn, err := l.Accept()
  if err != nil {
   log.Println("jsonrpc.Serve: accept:", err.Error())
   return
  }
  //json rpc
  go jsonrpc.ServeConn(conn)
 }
}

❝

上面的代码中，对比 gob 编码的RPC 服务，JSON 的 RPC 服务是把链接交给了 jsonrpc.ServeConn 这个函数处理，达到了基于 JSON 进行 RPC 调用的目的。

❞

JSON RPC 的客户端代码修改的部分如下所示：

client_main.go

func main()  {
   client, err := jsonrpc.Dial("tcp",  "localhost:8088")
   //省略了其他没有修改的代码
}

只需要把建立链接的 Dial方法换成 jsonrpc 包中的即可。

HTTP 的 JSON RPC

Go 语言内置的jsonrpc 并没有实现基于 HTTP的传输，这里参考 gob 编码的HTTP RPC 实现方式，来实现基于 HTTP的JSON RPC 服务。

server_main.go

func main() {
   rpc.RegisterName("MathService", new(server.MathService))
   //注册一个path，用于提供基于http的json rpc服务
   http.HandleFunc(rpc.DefaultRPCPath, func(rw http.ResponseWriter, r *http.Request) {
      conn, _, err := rw.(http.Hijacker).Hijack()
      if err != nil {
         log.Print("rpc hijacking ", r.RemoteAddr, ": ", err.Error())
         return
      }
      var connected = "200 Connected to JSON RPC"
      io.WriteString(conn, "HTTP/1.0 "+connected+"\n\n")
      jsonrpc.ServeConn(conn)
   })
   l, err := net.Listen("tcp", ":8088")
   if err != nil {
      log.Fatal("listen error:", err)
   }
   http.Serve(l, nil)//换成http的服务
}

❝

上面代码实现基于 HTTP 协议的核心，使用 http.HandleFunc 注册了一个 path，对外提供基于 HTTP 的 JSON RPC 服务。在这个 HTTP 服务的实现中，通过 Hijack 方法劫持链接，然后转交给 jsonrpc 处理，这样就实现了基于 HTTP 协议的 JSON RPC 服务。

❞

客户端调用代码：

func main()  {
     client, err := DialHTTP("tcp",  "localhost:8088")
     if err != nil {
        log.Fatal("dialing:", err)
     }
     args := server.Args{A:1,B:2}
     var reply int
     err = client.Call("MathService.Add", args, &reply)
     if err != nil {
        log.Fatal("MathService.Add error:", err)
     }
     fmt.Printf("MathService.Add: %d+%d=%d", args.A, args.B, reply)
  }
  // DialHTTP connects to an HTTP RPC server at the specified network address
  // listening on the default HTTP RPC path.
  func DialHTTP(network, address string) (*rpc.Client, error) {
     return DialHTTPPath(network, address, rpc.DefaultRPCPath)
  }
  // DialHTTPPath connects to an HTTP RPC server
  // at the specified network address and path.
  func DialHTTPPath(network, address, path string) (*rpc.Client, error) {
     var err error
     conn, err := net.Dial(network, address)
     if err != nil {
        return nil, err
     }
     io.WriteString(conn, "GET "+path+" HTTP/1.0\n\n")
     // Require successful HTTP response
     // before switching to RPC protocol.
     resp, err := http.ReadResponse(bufio.NewReader(conn), &http.Request{Method: "GET"})
     connected := "200 Connected to JSON RPC"
     if err == nil && resp.Status == connected {
        return jsonrpc.NewClient(conn), nil
     }
     if err == nil {
        err = errors.New("unexpected HTTP response: " + resp.Status)
     }
     conn.Close()
     return nil, &net.OpError{
        Op:   "dial-http",
        Net:  network + " " + address,
        Addr: nil,
        Err:  err,
     }
  }

❝

上面代码的核心在于通过建立好的 TCP 链接，发送 HTTP 请求调用远程的 HTTP JSON RPC 服务，这里使用的是 HTTP GET 方法。
分别运行服务端和客户端，就可以看到正确的 HTTP JSON RPC 调用结果了。

❞

❝

上面我们使用的是 Go 语言自带的 RPC 框架，但实际开发中，使用它的情况并不多，比较常用的是 Google 的 gRPC 框架，它是通过 Protobuf 序列化的，基于 HTTP/2 协议的二进制传输，且支持很多编程语言，效率也比较高。我们通过 RPC 的学习，再来学习 gRPC 是很容易入门的。

❞

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