【微服务】RPC、gRPC 和 C/S 架构的基本实现（Golang）

一、RPC

1.1 what & why need?

一言以蔽之，RPC 是分布式系统的基石。

RPC(Remote Procedure Call)，中文名为远程过程调用。它最初由 Xerox 公司提出并对其定义为：
“RPC 是一种语言级别的通讯协议，它允许运行于一台计算机上的程序以某种管道作为通讯媒介，去调用另外一个地址空间”。

1. 从类型上说，RPC 是一种通讯协议；
2. 从功能上说，RPC 实现的功能是在一台机器上调用另一台机器的地址空间，该地址空间可能对应函数、变量等；
3. 从实现手段上说，RPC 需要借助计算机网络中的传输层来实现管道通讯。传输层的管道通信可以理解为通过 IP 地址和端口号来确定通信管道的两端。

随着互联网的发展，“客户端—服务器—数据库” 的单体架构（Monolithic Architecture）已无法满足日益复杂的业务逻辑和日渐增多的业务访问，因此需要转向微服务架构（Microservices Architecture）。以下是 Google Cloud Platform 中对微服务的定义：

微服务架构（通常简称为微服务）是指开发应用所用的一种架构形式。通过微服务，可将大型应用分解成多个独立的组件，其中每个组件都有各自的责任领域。在处理一个用户请求时，基于微服务的应用可能会调用许多内部微服务来共同生成其响应。

根据上述定义可知，对于微服务架构中的一个请求，各个服务间需要相互调用才能最终生成对应的响应，因此服务间的调用问题就是成为一个关键问题。而 RPC 正好能解决该问题，所以会有人说 “要想搞懂微服务，先搞定RPC”。在微服务架构中加入合适的 RPC 框架，不仅能降低微服务架构的开发成本，也能提高服务间的调用效率。

二、gRPC

2.1 一个通用开源框架

gRPC 官方文档中文版：开源中国。似乎很久没有更新了，最新的英文文档请参考 docs。

gRPC 最开始由 Google 开发，是一款语言中立、平台中立、开源的远程过程调用（RPC）系统。gRPC 基于 HTTP/2 标准设计，带来诸如双向流、流控、头部压缩、单 TCP 连接上的多路复用请求等特性。这些特性使得其在移动设备上表现更好，更省电和节省空间占用。根据 grpc.io 的数据，目前该框架已支持多种语言，包括 Java、C#、Go、C++、Dart、Python、Kotlin、PHP、Ruby、Objective-C 和 Node。

2.2 配置 gRPC 环境

• 在 go.mod 中配置 gRPC 核心库（会放在 $GOPATH/pkg 中）

$ go get google.golang.org/grpc

• 下载对应语言的代码生成插件（会放在 $GOPATH/bin 中）

$ go install google.golang.org/protobuf/cmd/protoc-gen-go@latest
$ go install google.golang.org/grpc/cmd/protoc-gen-go-grpc@latest

三、Golang 实现简单的 RPC 服务

3.1 编写 proto 文件并生成对应的 Go 代码

proto 文件的部分语法

1. service 服务名 { rpc rpc方法名(请求消息) returns(响应消息) { } }
2. message 消息名 { 变量类型 变量名 = 在消息中的位次; }

编写 server.proto 文件，声明语法为 proto3，service 类似于 Go 中的 func，message 类似于 Go 中的 struct。rpc 表示 ShakeHands 是 RPC 方法，接受请求 ShakeReq，返回结果 ShakeRes。

syntax = "proto3";

option go_package = ".;service"; // 生成的.go文件在哪个目录的哪个包下（用;隔开 目录;包名）

service ShakeHands {
    rpc ShakeHands(ShakeReq) returns (ShakeRes) {}
}

message ShakeReq {
    string requestName = 1; // 这是在定义变量在 message 中的位置
}
message ShakeRes {
    string responseMsg = 1;
}

然后进入 proto 文件所在目录，执行 protoc 命令。

$ cd path/to/proto/file
$ protoc --go_out=. server.proto
$ protoc --go-grpc_out=. server.proto

生成的文件如下，–go_out 表示 .pb.go 文件输出的目录位置，–go-grpc_out 表示 _grpc.pb.go 文件输出的目录位置。

3.2 实现服务端代码

主要流程如下：

1. 实现 _grpc.pb.go 文件中定义的服务（或叫 RPC 方法）。
2. 开启 TCP 端口。
3. 创建 gRPC 服务并在 gRPC 服务中注册实现了的服务。
4. 启动 gRPC 服务。

package main

import (
	"context"
	"fmt"
	"net"

	"google.golang.org/grpc"

	pb "gRPC/server/proto"
)

type server struct {
	pb.UnimplementedShakeHandsServer
}

func (s *server) ShakeHands(ctx context.Context, req *pb.ShakeReq) (res *pb.ShakeRes, err error) {
	return &pb.ShakeRes{ResponseMsg: "res: hello!" + req.RequestName}, nil
}

func main() {
	listen, _ := net.Listen("tcp", "127.0.0.1:9999")             // 开启tcp端口
	grpcServer := grpc.NewServer()                     // 创建grpc服务
	pb.RegisterShakeHandsServer(grpcServer, &server{}) // 在grpc服务中注册我们的服务
	err := grpcServer.Serve(listen)                    // 启动服务
	if err != nil {
		fmt.Println("server error!")
		return
	}
}

3.3 不带安全认证的客户端

客户端的逻辑很简单，就是建立与服务端的连接：

1. 拨号，发起连接。grpc.Dial() 服务端的 IP 地址和端口；
2. 通过 _grpc.pb.go 文件提供的方法创建客户端实例；
3. 调用 RPC 方法发起请求。

package main

import (
	"context"
	"fmt"

	"google.golang.org/grpc"
	"google.golang.org/grpc/credentials/insecure"

	pb "gRPC/server/proto"
)

func main() {
	conn, err := grpc.Dial("127.0.0.1:9999", grpc.WithTransportCredentials(insecure.NewCredentials()))
	if err != nil {
		fmt.Println("connection error!")
	}
	defer conn.Close()

	client := pb.NewShakeHandsClient(conn) // 建立连接
	resp, err := client.ShakeHands(context.Background(), &pb.ShakeReq{RequestName: "test"})
	if err != nil {
		fmt.Println(err.Error())
	}
	fmt.Println(resp.GetResponseMsg())
}

3.4 进行 SSL/TLS 安全认证