Golang - Rpc和gRPC概念说明 01

概述

从0研究一下Golang已经Golang的微服务生态体系，Golang的微服务首先要从Rpc开始，Grpc是一个采用Protobuf序列化协议、支持多编程语言的框架，本篇详细介绍Rpc主要解决的序列化/反序列化、网络传输的问题。

Rpc

• Rpc (Remote Procedure Call) 远程过程调用，简单的理解是一个节点请求另一个节点提供的服务。
• 对应Rpc的是本地过程调用，函数调用时最常见的本地过程调用。
• 将本地过程调用变成远程过程调用会面临各种问题。

远程调用过程面临的问题?

1.Call ID映射。

我们怎么告诉远程机器我们要调用的函数ID呢?再本地调用中，函数体是直接通过指针来指定的，我们调用function，编译器就自动帮我们调用它相应的函数指针。

但是在远程调用中，函数指针是不行的，因为两个进程的地址空间是完全不一样的。所以，再RPC中，所有的函数都必须有自己的一个ID。这个ID在所有的进程中都是唯一确定的。客户端在做远程调用时，必须附上这个ID。然后还需要再客户端和服务端分别维护一个{函数 <--> Call ID}的对应表。两者的表不一定需要完全相同，但相同函数对应的Call ID必须相同。

当客户端需要进行远程调用时，它就查一下这个表，找出相应的Call ID,然后把它传给服务端，服务端也通过查表，来确定客户端需要调用的函数，然后执行相应的函数的代码。

2.序列化和反序列化

客户端怎么把参数值传给远程函数呢?在本地调用中，我们只需要把参数压到栈里，然后让函数自己去栈里读就行。但是在远程过程调用时，客户端跟服务端是不同的进程，不能通过内存来传递参数。甚至有时候客户端和服务端使用的不是同一种编程语言，这时候就需要客户端和服务端把参数先转成一个字节流，传给服务端后再把字节流转成自己能读懂的格式，这个过程叫做序列化和反序列化。

3.网络传输

远程调用往往用在网络上，客户端和服务端是通过网络连接的。所有的数据都需要通过网络传输，因此就需要一个网络传输层。网络传输层需要把Call ID和序列化后的参数字节流传给服务端，然后在把序列化后的调用结果返回客户端，只要能完成这两者的，都可以作为传输层使用。

因此，它所使用的协议其实是不限的，能完成传输就行。尽管大部分Rpc框架都使用Tcp协议，但其实Udp也可以，gRPC干脆使用了Http2。

Rpc框架通信流程

Client端要解决的问题:

1.将这个调用映射为Call ID，这里假设用最简单的字符串当Call ID的方法

2.将Call ID a和b序列化，可以直接将他们的值以二进制形式打包

3.把2中得到的数据包发送给ServerAddr，这需要网络传输层

4.等待服务器返回结果

5.如果服务器调用成功，那么被结果反序列化，并献给total

Server端解决的问题：

1.在本地维护一个Call ID到函数指针的映射call_id_map,可以用dict完成

2.等待请求，包括多线程的并发处理能力

3.得到一个请求后，将其数据包反序列化，得到Call ID

4.通过在call_id_map中查找，得到相应的函数指针

5.将aherb反序列化后，本地调用add函数，得到结果

6.将结果序列化后通过网络返回给Client

在上面的整个流程中，估计有部分同学看到了熟悉的计算机网络的流程和web服务器的定义，所以要实现一个Rpc框架，其实只需要按以上流程实现就基本完成了。

其中：

• Call ID映射可以直接使用函数字符串，也可以使用整数ID，映射表一般就是一个哈希表。
• 序列化和反序列化可以自己写，也可以使用Protobuf或者FlatBuffers之类的。
• 网络传输库可以自己写socket，或者用asio,ZeroMQ,Netty之类。

Grpc和Protobuf

gRpc是一个高性能、开源和通用的Rpc框架，面向移动和Http/2设计。

在Rpc里我们说到，远程调用需要对数据进行序列化和反序列化，Protobuf是Google出品的一种轻量 、高效的结构化数据存储格式，Protobuf经历了Protobuf2和Protobuf3，目前主流的版本是Protobuf3。

protoc和protoc-gen-go

protoc可以生成很多编程语言的代码,Golang 生成命令 protoc -I . user.proto --go_out=.,如果是PHP 则生成命令 protoc -I . user.proto --php_out=.

参数-I,表示input执行的proto文件目录 ，go_out表示输出路径。

总结

满足RPC这种远程调用，需要满足序列化协议和网络数据传输，比如在k8s里使用Http/2协议原因有2点，一是Http/2协议是全双工通信，属于双链，可以提升性能减少网络开销。