go python rpc_在Golang中实现RPC
> 原文链接: https://strconv.com/posts/rpc/
### 什么是RPC
远程过程调用(Remote Procedure Call，缩写为 RPC)是一个计算机通信协议。`远程调用`是因为被调用方法的具体实现不在程序运行本地，而是在远程服务器上。需要将对象名、函数名、参数等传递给远程服务器，服务器将处理结果返回给客户端。RPC 的消息可以通过 TCP、UDP 或者 HTTP等传输。
在Golang中实现RPC的方式大体有三种，分别来看。
### net/rpc
Golang官方的`net/rpc`包使用`encoding/gob`进行编解码，支持tcp或http数据传输方式。但是由于gob编码是Golang独有的所以它只支持Golang开发的服务器与客户端之间的交互。
RPC采用客户机/服务器模式。先看一下server例子：
```go
package main
import (
"fmt"
"log"
"net"
"net/rpc"
)
type Listener int
type Reply struct {
Data string
}
func (l *Listener) GetLine(line []byte, reply *Reply) error {
rv := string(line)
fmt.Printf("Receive: %v\n", rv)
*reply = Reply{rv}
return nil
}
func main() {
addy, err := net.ResolveTCPAddr("tcp", "0.0.0.0:12345")
if err != nil {
log.Fatal(err)
}
inbound, err := net.ListenTCP("tcp", addy)
if err != nil {
log.Fatal(err)
}
listener := new(Listener)
rpc.Register(listener)
rpc.Accept(inbound)
}
```
在这里例子中给Listener添加了GetLine方法，这个方法的返回值必须是error类型，第一个参数是客户端传来的内容，第二个参数是响应的内容：需要是一个指针，所以定义了一个叫做Reply的结构体，只有一个Data成员用于存储响应内容。
在main函数中，首先用`net.ResolveTCPAddr`和`net.ListenTCP`创建一个TCP连接，监听所有地址的12345端口。最后用`rpc.Register`注册监听对象，接受上面的tcp连接的请求。
然后是客户端：
```go
package main
import (
"bufio"
"log"
"net/rpc"
"os"
)
type Reply struct {
Data string
}
func main() {
client, err := rpc.Dial("tcp", "localhost:12345")
if err != nil {
log.Fatal(err)
}
in := bufio.NewReader(os.Stdin)
for {
line, _, err := in.ReadLine()
if err != nil {
log.Fatal(err)
}
var reply Reply
err = client.Call("Listener.GetLine", line, &reply)
if err != nil {
log.Fatal(err)
}
log.Printf("Reply: %v, Data: %v", reply, reply.Data)
}
}
```
客户端用`rpc.Dial`创建连接到服务端的主机和端口，然后是一个永久的for循环，ReadLine方法会接收终端输入，如果写了一些内容回车，就会执行`client.Call`，开始过程调用，调用成功后，reply就被写入数据，可以拿到reply.Data了(其实就是输入什么，收到什么)。体验一下：
```bash
❯ go run simple_server.go
Receive: hi
Receive: haha
❯ go run simple_client.go
hi
2019/07/14 18:19:14 Reply: {hi}, Data: hi
haha
2019/07/14 18:19:15 Reply: {haha}, Data: haha
```
### net/rpc/jsonrpc
使用`net/rpc`实现的RPC只能使用Golang语言编写的服务端/客户端之间交互，所以Go语言标准库通过`net/rpc/jsonrpc`这个包支持跨语言的RPC。要实现上面一样的效果，代码主要是改了main的rpc.Accept部分就可以了：
```go
import "net/rpc/jsonrpc"
func main() {
addy, err := net.ResolveTCPAddr("tcp", "0.0.0.0:12345")
if err != nil {
log.Fatal(err)
}
inbound, err := net.ListenTCP("tcp", addy)
if err != nil {
log.Fatal(err)
}
listener := new(Listener)
rpc.Register(listener)
for {
conn, err := inbound.Accept()
if err != nil {
continue
}
jsonrpc.ServeConn(conn)
}
}
```
客户端部分也只是改动rpc.Dial部分：
```go
func main() {
client, err := jsonrpc.Dial("tcp", "localhost:12345") // 只改动这一行
if err != nil {
log.Fatal(err)
}
in := bufio.NewReader(os.Stdin)
for {
line, _, err := in.ReadLine()
if err != nil {
log.Fatal(err)
}
var reply Reply
err = client.Call("Listener.GetLine", line, &reply)
if err != nil {
log.Fatal(err)
}
log.Printf("Reply: %v, Data: %v", reply, reply.Data)
}
}
```
json-rpc是基于TCP协议实现的，目前它还不支持HTTP方式。运行效果和上面的一样：
```bash
❯ go run simple_jsonrpc_server.go
Receive: hi
Receive: haha
❯ go run simple_jsonrpc_client.go
hi
2019/07/14 20:22:02 Reply: {hi}, Data: hi
haha
2019/07/14 20:22:03 Reply: {haha}, Data: haha
```
请求的json数据对象在内部对应两个结构体：客户端是clientRequest，服务端是serverRequest。大抵是这样
```go
type serverRequest struct {
Method string `json:"method"`
Params *json.RawMessage `json:"params"`
Id *json.RawMessage `json:"id"`
}
type clientRequest struct {
Method string `json:"method"`
Params [1]interface{} `json:"params"`
Id uint64 `json:"id"`
}
```
所以我们可以基于这个格式用其他语言拼消息。简单一点，在命令行试试：
```bash
❯ echo -n "hihi" |base64 # 参数需要用base64编码
aGloaQ==
~/strconv.code/rpc master*
❯ echo -e '{"method": "Listener.GetLine","params": ["aGloaQ=="], "id": 0}' | nc localhost 12345
{"id":0,"result":{"Data":"hihi"},"error":null}
```
看到了吧，可以拿到对应的结果。其中id不是必须的，但是可以基于id在并发高或者异步调用中对应某一次调用。
### gRPC
jsonrpc虽然可以支持跨语言但是不支持HTTP传输，而且性能不高，所以在实际生产环境中都不会用标准库里面的方式，而是选择Thrift、gRPC等方案。
gRPC是Google开源的高性能、通用的开源RPC框架，其主要面向移动应用开发并基于HTTP/2协议标准而设计，基于ProtoBuf序列化协议开发，支持Python、Golang、Java等众多开发语言。
#### ProtoBuf协议
Protobuf是Protocol Buffers的简称，它是Google公司开发的一种数据描述语言，类似于XML、JSON等数据描述语言，它非常轻便高效，很适合做数据存储或 RPC 数据交换格式。由于它一次定义，可生成多种语言的代码，非常适合用于通讯协议、数据存储等领域的语言无关、平台无关、可扩展的序列化结构数据格式。首先安装它和Go语言的生成工具：
```bash
❯ brew install protobuf
❯ protoc --version
libprotoc 3.7.1
go get -u github.com/golang/protobuf/{proto,protoc-gen-go}
```
然后按照最新的proto3协议写一个描述文件
```go
syntax = "proto3";
package simple;
// 请求
message SimpleRequest {
string data = 1;
}
// 响应
message SimpleResponse {
string data = 1;
}
// rpc方法
service Simple {
rpc GetLine (SimpleRequest) returns (SimpleResponse);
}
```
其中描述了请求SimpleRequest(只有一个字符串参数data)、响应SimpleResponse(只有一个字符串参数data)和rpc方法。Simple服务只有一个GetLine方法，请求是SimpleRequest，响应SimpleResponse。然后基于.proto文件生成数据操作代码：
```bash
❯ mkdir src/simple
❯ protoc --go_out=plugins=grpc:src/simple simple.proto
❯ ll src/simple
total 8.0K
-rw-r--r-- 1 xiaoxi staff 7.0K Jul 14 21:43 simple.pb.go
```
执行命令完成，就在`src/simple`下生成了一个叫做`simple.pb.go`的文件，它支持gRPC。放在src/simple目录下是为了让它作为一个包(package)。
### 体验 gRPC
首先需要安装 gRPC
```bash
❯ go get -u google.golang.org/grpc
```
然后就可以基于`src/simple`这个包写代码了
```go
package main
import (
"fmt"
"log"
"net"
pb "./src/simple"
"golang.org/x/net/context"
"google.golang.org/grpc"
)
type Listener int
func (l *Listener) GetLine(ctx context.Context, in *pb.SimpleRequest) (*pb.SimpleResponse, error) {
rv := in.Data
fmt.Printf("Receive: %v\n", rv)
return &pb.SimpleResponse{Data: rv}, nil
}
func main() {
addy, err := net.ResolveTCPAddr("tcp", "0.0.0.0:12345")
if err != nil {
log.Fatal(err)
}
inbound, err := net.ListenTCP("tcp", addy)
if err != nil {
log.Fatal(err)
}
s := grpc.NewServer()
listener := new(Listener)
pb.RegisterSimpleServer(s, listener)
s.Serve(inbound)
}
```
其中`pb "./src/simple"`表示把当前目录下的src/simple作为一个包，给它取了个别名pb，内容就来自前面创建的simple.pb.go。
GetLine方法要重新定义，它的第一个参数是context.Context，第二个是`*pb.SimpleRequest`(在proto文件中定义的请求)，返回的结果是(*pb.SimpleResponse, error)，`pb.SimpleResponse`在proto文件中定义的响应。另外要注意，虽然在proto文件中SimpleRequest和SimpleResponse的成员data是小写开头的，但是使用时要首字母大写(Data)。
再看客户端：
```go
package main
import (
"bufio"
"log"
"os"
pb "./src/simple"
"golang.org/x/net/context"
"google.golang.org/grpc"
)
func main() {
conn, err := grpc.Dial("localhost:12345", grpc.WithInsecure())
if err != nil {
log.Fatal(err)
}
c := pb.NewSimpleClient(conn)
in := bufio.NewReader(os.Stdin)
for {
line, _, err := in.ReadLine()
if err != nil {
log.Fatal(err)
}
reply, err := c.GetLine(context.Background(), &pb.SimpleRequest{Data: string(line)})
if err != nil {
log.Fatal(err)
}
log.Printf("Reply: %v, Data: %v", reply, reply.Data)
}
}
```
首先用`grpc.Dial("localhost:12345", grpc.WithInsecure()) `创建连接，然后用`pb.NewSimpleClient`创建`simpleClient`对象。为什么叫`SimpleClient`呢？其实格式是`XXXClient`, XXX是前面在proto文件中定义的`service Simple`中的`Simple`。
rpc调用时要这样写：`reply, err := c.GetLine(context.Background(), &pb.SimpleRequest{Data: string(line)})`，GetLine就是proto文件中定义的方法(`rpc GetLine (SimpleRequest) returns (SimpleResponse)`)，第一个参数`context.Background()`，第二个参数是请求，由于line是[]byte类型的，所以需要用string转换成字符串。响应reply是SimpleResponse对象，可以从reply.Data中获得返回的实际结果:
```bash
❯ go run grpc_server.go
Receive: hi
Receive: Haha
Receive: vvv
❯ go run grpc_client.go
hi
2019/07/15 07:57:48 Reply: data:"hi" , Data: hi
Haha
2019/07/15 07:57:51 Reply: data:"Haha" , Data: Haha
vvv
2019/07/15 07:57:53 Reply: data:"vvv" , Data: vvv
```
### 代码地址
完整代码可以在[这个地址](https://github.com/golang-dev/strconv.code/blob/master/rpc)找到。
### 延伸阅读
1. https://books.studygolang.com/NPWG_zh/Text/chapter-rpc.html
2. https://golang.org/pkg/net/rpc/
3. https://developers.google.com/protocol-buffers/docs/proto3
4. https://github.com/grpc/grpc-go
有疑问加站长微信联系(非本文作者))