Golang RPC

ゝ一纸荒年。 2022-10-23 08:04 103阅读 0赞

# RPC #

前面几个小节我们介绍了如何基于Socket和HTTP来编写网络应用，通过学习我们了解了Socket和HTTP采用的是类似"信息交换"模式，即客户端发送一条信息到服务端，然后(一般来说)服务器端都会返回一定的信息以表示响应。客户端和服务端之间约定了交互信息的格式，以便双方都能够解析交互所产生的信息。但是很多独立的应用并没有采用这种模式，而是采用类似常规的函数调用的方式来完成想要的功能。

RPC就是想实现函数调用模式的网络化。客户端就像调用本地函数一样，然后客户端把这些参数打包之后通过网络传递到服务端，服务端解包到处理过程中执行，然后执行的结果反馈给客户端。

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 ##

图8.8 RPC工作流程图

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, &quot)
    	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, &quot)
    	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, &quot)
    	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)
    
    }

## 总结 ##

Go已经提供了对RPC的良好支持，通过上面HTTP、TCP、JSON RPC的实现,我们就可以很方便的开发很多分布式的Web应用，我想作为读者的你已经领会到这一点。但遗憾的是目前Go尚未提供对SOAP RPC的支持，欣慰的是现在已经有第三方的开源实现了。

> 原文链接：[https://github.com/astaxie/build-web-application-with-golang/blob/master/zh/08.4.md][https_github.com_astaxie_build-web-application-with-golang_blob_master_zh_08.4.md]

[https_github.com_astaxie_build-web-application-with-golang_blob_master_zh_08.4.md]: https://github.com/astaxie/build-web-application-with-golang/blob/master/zh/08.4.md