go中的RPC
RPC（Remote Procedure Call Protocol）——远程过程调用协议，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技术的协议。它假定某些传输协议的存在，如TCP或UDP，以便为通信程序之间携带信息数据。通过它可以使函数调用模式网络化。在OSI网络通信模型中，RPC跨越了传输层和应用层。RPC使得开发包括网络分布式多程序在内的应用程序更加容易。
RPC工作原理
运行时,一次客户机对服务器的RPC调用,其内部操作大致有如下十步：
- 1.调用客户端句柄；执行传送参数
- 2.调用本地系统内核发送网络消息
- 3.消息传送到远程主机
- 4.服务器句柄得到消息并取得参数
- 5.执行远程过程
- 6.执行的过程将结果返回服务器句柄
- 7.服务器句柄返回结果，调用远程系统内核
- 8.消息传回本地主机
- 9.客户句柄由内核接收消息
- 10.客户接收句柄返回的数据
Go RPC
Go标准包中已经提供了对RPC的支持，而且支持三个级别的RPC：TCP、HTTP、JSONRPC。但Go的RPC包是独一无二的RPC，它和传统的RPC系统不同，它只支持Go开发的服务器与客户端之间的交互，因为在内部，它们采用了Gob来编码。
Go RPC的函数只有符合下面的条件才能被远程访问，不然会被忽略，详细的要求如下：
- 函数必须是导出的(首字母大写)
- 必须有两个导出类型的参数，
- 第一个参数是接收的参数，第二个参数是返回给客户端的参数，第二个参数必须是指针类型的
- 函数还要有一个返回值error
举个例子，正确的RPC函数格式如下：
func (t *T) MethodName(argType T1, replyType *T2) error
T、T1和T2类型必须能被encoding/gob包编解码。
任何的RPC都需要通过网络来传递数据，Go RPC可以利用HTTP和TCP来传递数据，利用HTTP的好处是可以直接复用net/http里面的一些函数。详细的例子请看下面的实现
HTTP RPC
http的服务端代码实现如下：
package main
import (
"errors"
"fmt"
"net/http"
"net/rpc"
)
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(":1234", nil)
if err != nil {
fmt.Println(err.Error())
}
}
通过上面的例子可以看到，我们注册了一个Arith的RPC服务，然后通过rpc.HandleHTTP函数把该服务注册到了HTTP协议上，然后我们就可以利用http的方式来传递数据了。
请看下面的客户端代码：
package main
import (
"fmt"
"log"
"net/rpc"
"os"
)
type Args struct {
A, B int
}
type Quotient struct {
Quo, Rem int
}
func main() {
if len(os.Args) != 2 {
fmt.Println("Usage: ", os.Args[0], "server")
os.Exit(1)
}
serverAddress := os.Args[1]
client, err := rpc.DialHTTP("tcp", serverAddress+":1234")
if err != nil {
log.Fatal("dialing:", err)
}
// Synchronous call
args := Args{17, 8}
var reply int
err = client.Call("Arith.Multiply", args, &reply)
if err != nil {
log.Fatal("arith error:", err)
}
fmt.Printf("Arith: %d*%d=%d\n", args.A, args.B, reply)
var quot Quotient
err = client.Call("Arith.Divide", args, ")
if err != nil {
log.Fatal("arith error:", err)
}
fmt.Printf("Arith: %d/%d=%d remainder %d\n", args.A, args.B, quot.Quo, quot.Rem)
}
我们把上面的服务端和客户端的代码分别编译，然后先把服务端开启，然后开启客户端，输入代码，就会输出如下信息：
$ ./http_c localhost
Arith: 17*8=136
Arith: 17/8=2 remainder 1
通过上面的调用可以看到参数和返回值是我们定义的struct类型，在服务端我们把它们当做调用函数的参数的类型，在客户端作为client.Call的第2，3两个参数的类型。客户端最重要的就是这个Call函数，它有3个参数，第1个要调用的函数的名字，第2个是要传递的参数，第3个要返回的参数(注意是指针类型)，通过上面的代码例子我们可以发现，使用Go的RPC实现相当的简单，方便。
TCP RPC
上面我们实现了基于HTTP协议的RPC，接下来我们要实现基于TCP协议的RPC，服务端的实现代码如下所示：
package main
import (
"errors"
"fmt"
"net"
"net/rpc"
"os"
)
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)
tcpAddr, err := net.ResolveTCPAddr("tcp", ":1234")
checkError(err)
listener, err := net.ListenTCP("tcp", tcpAddr)
checkError(err)
for {
conn, err := listener.Accept()
if err != nil {
continue
}
rpc.ServeConn(conn)
}
}
func checkError(err error) {
if err != nil {
fmt.Println("Fatal error ", err.Error())
os.Exit(1)
}
}
上面这个代码和http的服务器相比，不同在于:在此处我们采用了TCP协议，然后需要自己控制连接，当有客户端连接上来后，我们需要把这个连接交给rpc来处理。
如果你留心了，你会发现这它是一个阻塞型的单用户的程序，如果想要实现多并发，那么可以使用goroutine来实现，我们前面在socket小节的时候已经介绍过如何处理goroutine。 下面展现了TCP实现的RPC客户端：
package main
import (
"fmt"
"log"
"net/rpc"
"os"
)
type Args struct {
A, B int
}
type Quotient struct {
Quo, Rem int
}
func main() {
if len(os.Args) != 2 {
fmt.Println("Usage: ", os.Args[0], "server:port")
os.Exit(1)
}
service := os.Args[1]
client, err := rpc.Dial("tcp", service)
if err != nil {
log.Fatal("dialing:", err)
}
// Synchronous call
args := Args{17, 8}
var reply int
err = client.Call("Arith.Multiply", args, &reply)
if err != nil {
log.Fatal("arith error:", err)
}
fmt.Printf("Arith: %d*%d=%d\n", args.A, args.B, reply)
var quot Quotient
err = client.Call("Arith.Divide", args, ")
if err != nil {
log.Fatal("arith error:", err)
}
fmt.Printf("Arith: %d/%d=%d remainder %d\n", args.A, args.B, quot.Quo, quot.Rem)
}
这个客户端代码和http的客户端代码对比，唯一的区别一个是DialHTTP，一个是Dial(tcp)，其他处理一模一样。
JSON RPC
JSON RPC是数据编码采用了JSON，而不是gob编码，其他和上面介绍的RPC概念一模一样，下面我们来演示一下，如何使用Go提供的json-rpc标准包，请看服务端代码的实现：
package main
import (
"errors"
"fmt"
"net"
"net/rpc"
"net/rpc/jsonrpc"
"os"
)
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)
tcpAddr, err := net.ResolveTCPAddr("tcp", ":1234")
checkError(err)
listener, err := net.ListenTCP("tcp", tcpAddr)
checkError(err)
for {
conn, err := listener.Accept()
if err != nil {
continue
}
jsonrpc.ServeConn(conn)
}
}
func checkError(err error) {
if err != nil {
fmt.Println("Fatal error ", err.Error())
os.Exit(1)
}
}
通过示例我们可以看出 json-rpc是基于TCP协议实现的，目前它还不支持HTTP方式。
请看客户端的实现代码：
package main
import (
"fmt"
"log"
"net/rpc/jsonrpc"
"os"
)
type Args struct {
A, B int
}
type Quotient struct {
Quo, Rem int
}
func main() {
if len(os.Args) != 2 {
fmt.Println("Usage: ", os.Args[0], "server:port")
log.Fatal(1)
}
service := os.Args[1]
client, err := jsonrpc.Dial("tcp", service)
if err != nil {
log.Fatal("dialing:", err)
}
// Synchronous call
args := Args{17, 8}
var reply int
err = client.Call("Arith.Multiply", args, &reply)
if err != nil {
log.Fatal("arith error:", err)
}
fmt.Printf("Arith: %d*%d=%d\n", args.A, args.B, reply)
var quot Quotient
err = client.Call("Arith.Divide", args, ")
if err != nil {
log.Fatal("arith error:", err)
}
fmt.Printf("Arith: %d/%d=%d remainder %d\n", args.A, args.B, quot.Quo, quot.Rem)
}