如何使用golang實(shí)現(xiàn)自定義RPC框架

RPC (Remote Procedure Call)是一種遠(yuǎn)程調(diào)用協(xié)議，通過網(wǎng)絡(luò)傳輸，使得程序能夠像本地調(diào)用一樣調(diào)用遠(yuǎn)程服務(wù)。在現(xiàn)代微服務(wù)架構(gòu)中，RPC協(xié)議被廣泛使用。golang通過標(biāo)準(zhǔn)庫的net/rpc包提供了一套RPC框架，但是這個(gè)框架無法滿足一些特定的業(yè)務(wù)需求，本文就來介紹如何使用golang自己實(shí)現(xiàn)一個(gè)RPC框架。

1. 基本概念

在實(shí)現(xiàn)自定義RPC框架之前，需要先了解以下幾個(gè)基本概念：

- Service：RPC調(diào)用的服務(wù)，即提供RPC服務(wù)的函數(shù)集合。

- Method：Service中的方法，即具體的RPC調(diào)用方法。

- Codec：序列化和反序列化的方法，將調(diào)用的參數(shù)和返回值序列化成二進(jìn)制數(shù)據(jù)，以便通過網(wǎng)絡(luò)傳輸。

- Transport：網(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議，用于將序列化后的二進(jìn)制數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)竭h(yuǎn)程服務(wù)。

2. 實(shí)現(xiàn)步驟

接下來我們就來實(shí)現(xiàn)一個(gè)簡單的自定義RPC框架，步驟如下：

- 定義Service和Method

- 實(shí)現(xiàn)Codec

- 實(shí)現(xiàn)Transport

- 完成框架

2.1 定義Service和Method

我們以一個(gè)簡單的計(jì)算器服務(wù)為例，在服務(wù)端提供兩個(gè)方法Add和Multiply，客戶端可以通過RPC調(diào)用這兩個(gè)方法。

定義服務(wù)：

`go

// 定義CalculatorService接口

type CalculatorService interface {

Add(int, int) int

Multiply(int, int) int

}

// 實(shí)現(xiàn)具體的CalculatorService

type CalculatorServiceImpl struct {}

func (c *CalculatorServiceImpl) Add(a, b int) int {

return a + b

}

func (c *CalculatorServiceImpl) Multiply(a, b int) int {

return a * b

}

定義Service和Method之后，接下來需要定義一個(gè)struct來存儲Service和其對應(yīng)的Method。同時(shí)，定義一個(gè)Register方法，用于注冊新的Service和Method。`gotype Server struct {    services map*service}type service struct {    typ    reflect.Type    method map*methodType}type methodType struct {    method    reflect.Method    ArgType   reflect.Type    ReplyType reflect.Type}func (s *Server) Register(receiver interface{}) error {    service := new(service)    service.typ = reflect.TypeOf(receiver).Elem()    service.method = make(map*methodType)    for i := 0; i < service.typ.NumMethod(); i++ {        method := service.typ.Method(i)        mType := method.Type        if mType.NumIn() != 3 || mType.NumOut() != 1 {            continue        }        argType := mType.In(1)        replyType := mType.In(2)        if !isExportedOrBuiltinType(argType) || !isExportedOrBuiltinType(replyType) {            continue        }        service.method = &methodType{            method:    method,            ArgType:   argType,            ReplyType: replyType,        }    }    s.services = service    return nil}func isExportedOrBuiltinType(t reflect.Type) bool {    pkgPath := t.PkgPath()    return pkgPath == "" || pkgPath == "builtin"}

在Register方法中，循環(huán)遍歷service.typ中的所有方法，將滿足條件的方法添加到service.method中。最后將service添加到Server.services中。

2.2 實(shí)現(xiàn)Codec

Codec用于將調(diào)用的參數(shù)和返回值序列化成二進(jìn)制數(shù)據(jù)，以便通過網(wǎng)絡(luò)傳輸。

在這里，我們使用golang的標(biāo)準(zhǔn)庫encoding/gob實(shí)現(xiàn)Codec。Gob是golang標(biāo)準(zhǔn)庫中的編解碼庫，支持任意類型的編解碼和傳輸，比JSON和XML更高效。在實(shí)現(xiàn)Codec之前，需要先定義一個(gè)request結(jié)構(gòu)體和response結(jié)構(gòu)體，用于存儲調(diào)用信息和返回信息。

`go

type request struct {

ServiceMethod string // 形如"Service.Method"

Seq uint64 // 請求序列號

Args byte // 客戶端傳遞的參數(shù)

}

type response struct {

Seq uint64 // 請求序列號

ServiceMethod string // 形如"Service.Method"

Error string // 存儲錯(cuò)誤信息

Reply byte // 存儲響應(yīng)參數(shù)

}

接下來實(shí)現(xiàn)Codec，具體實(shí)現(xiàn)代碼如下：`gotype Codec struct {    conn io.ReadWriteCloser    dec  *gob.Decoder    enc  *gob.Encoder    mutex sync.Mutex    ids   uint64    pending map*call}type call struct {    req  *request    resp *response    done chan *call}func (c *Codec) WriteRequest(method string, args interface{}) (uint64, error) {    c.mutex.Lock()    defer c.mutex.Unlock()    id := c.ids    c.ids++    req := &request{        ServiceMethod: method,        Seq:           id,    }    buf := bytes.NewBuffer(nil)    enc := gob.NewEncoder(buf)    if err := enc.Encode(args); err != nil {        return 0, err    }    req.Args = buf.Bytes()    call := &call{        req:  req,        resp: new(response),        done: make(chan *call),    }    c.pending = call    if err := c.enc.Encode(req); err != nil {        delete(c.pending, id)        return 0, err    }    return id, nil}func (c *Codec) ReadResponseHeader() (*rpc.Response, error) {    c.mutex.Lock()    defer c.mutex.Unlock()    var resp response    if err := c.dec.Decode(&resp); err != nil {        return nil, err    }    call := c.pending    delete(c.pending, resp.Seq)    call.resp = &resp    call.done <- call    return &rpc.Response{        ServiceMethod: resp.ServiceMethod,        Seq:           resp.Seq,        Error:         errors.New(resp.Error),    }, nil}func (c *Codec) ReadResponseBody(x interface{}) error {    c.mutex.Lock()    defer c.mutex.Unlock()    call := <-c.pending.done    if call.resp.Error != "" {        return errors.New(call.resp.Error)    }    dec := gob.NewDecoder(bytes.NewBuffer(call.resp.Reply))    return dec.Decode(x)}

在上面的代碼中，我們使用了一個(gè)pending map來存儲請求的序列號和請求的返回值。在WriteRequest方法中，我們將請求信息編碼成二進(jìn)制數(shù)據(jù)，然后將請求信息和該請求的channel存儲到pending中。在ReadResponseHeader和ReadResponseBody方法中，我們根據(jù)pending中的請求序列號獲取該請求對應(yīng)的call，然后將call.resp進(jìn)行解碼后返回。

2.3 實(shí)現(xiàn)Transport

Transport用于將序列化后的二進(jìn)制數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)竭h(yuǎn)程服務(wù)。

在golang中，可以使用net包來實(shí)現(xiàn)簡單的Socket編程。在這里，我們通過net.Dial建立連接后，將Codec中序列化后的數(shù)據(jù)通過Socket發(fā)送到遠(yuǎn)程服務(wù)端。

`go

type Transport struct {

conn io.ReadWriteCloser

}

func (t *Transport) Dial(network, address string) error {

conn, err := net.Dial(network, address)

if err != nil {

return err

}

t.conn = conn

return nil

}

func (t *Transport) Close() error {

return t.conn.Close()

}

func (t *Transport) Codec() rpc.ClientCodec {

return &Codec{

conn: t.conn,

dec: gob.NewDecoder(t.conn),

enc: gob.NewEncoder(t.conn),

pending: make(map*call),

}

}

2.4 完成框架最后，我們完成自定義RPC框架的實(shí)現(xiàn)。具體代碼如下：`gotype Server struct {    services map*service}type service struct {    typ    reflect.Type    method map*methodType}type methodType struct {    method    reflect.Method    ArgType   reflect.Type    ReplyType reflect.Type}func (s *Server) Register(receiver interface{}) error {    service := new(service)    service.typ = reflect.TypeOf(receiver).Elem()    service.method = make(map*methodType)    for i := 0; i < service.typ.NumMethod(); i++ {        method := service.typ.Method(i)        mType := method.Type        if mType.NumIn() != 3 || mType.NumOut() != 1 {            continue        }        argType := mType.In(1)        replyType := mType.In(2)        if !isExportedOrBuiltinType(argType) || !isExportedOrBuiltinType(replyType) {            continue        }        service.method = &methodType{            method:    method,            ArgType:   argType,            ReplyType: replyType,        }    }    s.services = service    return nil}func (s *Server) ServeCodec(codec rpc.ServerCodec) error {    for {        req, err := codec.ReadRequestHeader()        if err != nil {            if err != io.EOF && err != io.ErrUnexpectedEOF {                log.Println("rpc server:", err)            }            return err        }        serviceMethod := req.ServiceMethod        dot := strings.LastIndex(serviceMethod, ".")        if dot < 0 {            err := errors.New("rpc server: service/method request ill-formed: " + serviceMethod)            log.Println(err.Error())            resp := &rpc.Response{                ServiceMethod: serviceMethod,                Seq:           req.Seq,                Error:         err.Error(),            }            codec.WriteResponse(resp, nil)            continue        }        serviceName, methodName := serviceMethod, serviceMethod        service, ok := s.services        if !ok {            err := errors.New("rpc server: can't find service " + serviceName)            log.Println(err.Error())            resp := &rpc.Response{                ServiceMethod: serviceMethod,                Seq:           req.Seq,                Error:         err.Error(),            }            codec.WriteResponse(resp, nil)            continue        }        mtype, ok := service.method        if !ok {            err := errors.New("rpc server: can't find method " + methodName)            log.Println(err.Error())            resp := &rpc.Response{                ServiceMethod: serviceMethod,                Seq:           req.Seq,                Error:         err.Error(),            }            codec.WriteResponse(resp, nil)            continue        }        argv := reflect.New(mtype.ArgType)        replyv := reflect.New(mtype.ReplyType).Elem()        if err = codec.ReadRequestBody(argv.Interface()); err != nil {            log.Println("rpc server: ", err)            resp := &rpc.Response{                ServiceMethod: serviceMethod,                Seq:           req.Seq,                Error:         err.Error(),            }            codec.WriteResponse(resp, nil)            continue        }        // Call the service method.        returnValues := mtype.method.Func.Call(reflect.Value{            reflect.ValueOf(service),            reflect.ValueOf(argv.Interface()),            replyv,        })        // The return value for the method is an error.        errInter := returnValues.Interface()        if errInter != nil {            err := errInter.(error)            log.Println("rpc server: ", err)            resp := &rpc.Response{                ServiceMethod: serviceMethod,                Seq:           req.Seq,                Error:         err.Error(),            }            codec.WriteResponse(resp, nil)            continue        }        resp := &rpc.Response{            ServiceMethod: serviceMethod,            Seq:           req.Seq,            Error:         "",        }        if err = codec.WriteResponse(resp, replyv.Interface()); err != nil {            log.Println("rpc server: ", err)        }    }}func (s *Server) ServeTransport(transport *Transport) error {    codec := transport.Codec()    defer transport.Close()    return s.ServeCodec(codec)}func isExportedOrBuiltinType(t reflect.Type) bool {    pkgPath := t.PkgPath()    return pkgPath == "" || pkgPath == "builtin"}

在上面的代碼中，我們定義了一個(gè)Server結(jié)構(gòu)體，用于注冊Service和Method，同時(shí)實(shí)現(xiàn)ServeCodec和ServeTransport方法，用于在服務(wù)端處理RPC請求。

3. 測試

完成自定義RPC框架的實(shí)現(xiàn)之后，我們需要對其進(jìn)行測試。下面我們將分別在服務(wù)端和客戶端使用該RPC框架。

服務(wù)端代碼：

`go

func main() {

server := new(Server)

server.services = make(map*service)

_ = server.Register(&CalculatorServiceImpl{})

transport := new(Transport)

_ = transport.Dial("tcp", "localhost:8080")

defer transport.Close()

log.Fatal(server.ServeTransport(transport))

}

在服務(wù)端，我們首先通過Server.Register方法注冊了一個(gè)CalculatorServiceImpl服務(wù)，然后使用Transport.Dial方法連接到特定的地址。客戶端代碼：`gofunc main() {    transport := new(Transport)    _ = transport.Dial("tcp", "localhost:8080")    defer transport.Close()    client := rpc.NewClientWithCodec(transport.Codec())    var res int    err := client.Call("CalculatorService.Add", int{10, 20}, &res)    if err != nil {        log.Fatal(err)    }    log.Printf("Add(10, 20) = %d", res)    var mul int    err = client.Call("CalculatorService.Multiply", int{10, 20}, &mul)    if err != nil {        log.Fatal(err)    }    log.Printf("Multiply(10, 20) = %d", mul)}

在客戶端，我們首先通過Transport.Dial方法連接到服務(wù)端，然后通過rpc.NewClientWithCodec方法創(chuàng)建一個(gè)客戶端，并使用client.Call方法調(diào)用服務(wù)端的方法。

最后，我們啟動服務(wù)端和客戶端，可以看到客戶端成功調(diào)用了服務(wù)端提供的Add和Multiply方法。

4. 總結(jié)

本文介紹了如何使用golang實(shí)現(xiàn)自定義RPC框架，包括定義Service和Method，實(shí)現(xiàn)Codec和Transport，完成框架等步驟，并通過一個(gè)簡單的計(jì)算器服務(wù)對該RPC框架進(jìn)行了測試。該自定義RPC框架適用于一些特定的業(yè)務(wù)需求，可以滿足不同的RPC調(diào)用場景。

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