【Go系列】RPC和grpc

承上启下

介绍完了Go怎么实现RESTFul api,不可避免的,今天必须得整一下rpc这个概念。rpc是什么呢,很多人都想把rpc和http一起对比,但是他们不是一个概念。RPC是一种思想,可以基于tcp,可以基于udp也可以基于http。我们详细学习下把。

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RPC,听起来是不是有点像"人品差"?别误会,这里的RPC可是"远程过程调用"的缩写,它可是一个让我们的代码能够隔空打牛、远程操控的神奇技能!

什么是RPC?

简单来说,RPC就是让你在本地调用一个函数,却能够远程执行另一台机器上的代码。想象一下,你在家里的沙发上按了一个遥控器,结果远在千里之外的咖啡机开始给你煮咖啡,是不是很神奇?RPC就是这么个神奇的"遥控器"。

Go如何实现RPC?

在Go语言中,实现RPC就跟泡方便面一样简单。以下是泡面的步骤:

  1. 准备调料包(定义服务):首先,你需要定义一个服务,也就是你的远程函数。这就像把调料包准备好,等着加水泡。

    type HelloService struct{}

    func (p *HelloService) Hello(request string, reply *string) error {
    *reply = "hello, " + request
    return nil
    }

烧开水(注册服务):然后,你需要把服务注册到RPC服务器上,就像把调料包放进烧开的水里。

rpc.RegisterName("HelloService", new(HelloService))

泡方便面(启动服务器):接下来,启动RPC服务器,等待客户端调用。

lis, _ := net.Listen("tcp", ":1234")
rpc.Accept(lis)

品尝美味(调用服务):最后,客户端就可以远程调用你的服务了,就像品尝美味的方便面。

client, _ := rpc.Dial("tcp", "localhost:1234")
var reply string
err := client.Call("HelloService.Hello", "world", &reply)

grpc库的使用

说到RPC,怎能不提/grpc/这个库呢?它可是RPC界的"老干妈",让RPC变得更加美味。

gRPC,这个由Google开发的高性能、开源的RPC框架。gRPC基于HTTP/2协议,使用Protocol Buffers作为接口定义语言,支持多种编程语言。以下是gRPC的详细介绍:

1. gRPC的特点

  • 多语言支持:gRPC支持多种编程语言,包括C++、Java、Python、Go、Ruby、C#、Node.js等。
  • 基于HTTP/2:gRPC使用HTTP/2作为传输协议,支持双向流、流控、头部压缩等特性,使得通信更加高效。
  • 协议缓冲(Protocol Buffers):gRPC使用Protocol Buffers来定义服务接口和消息格式,它是一种轻量级的数据交换格式,可以跨平台和语言使用。
  • 同步和异步:gRPC客户端提供了同步和异步的API,可以根据需要选择不同的调用方式。
  • 负载均衡:gRPC原生支持负载均衡,可以通过名称解析来发现服务实例。
  • 认证:gRPC支持多种认证机制,如SSL/TLS、JWT等。

2. gRPC的工作流程

  1. 定义服务:使用Protocol Buffers定义服务接口和消息类型。

    syntax = "proto3";
    
    service YourService {
      rpc YourMethod (YourRequest) returns (YourResponse);
    }
    
    message YourRequest {
      // request fields
    }
    
    message YourResponse {
      // response fields
    }
    
  2. 生成代码 :使用Protocol Buffers编译器protoc生成服务端和客户端的代码。

    protoc --go_out=plugins=grpc:. your_service.proto
    
  3. 实现服务端:实现生成的服务端接口。

    type server struct{}
    
    func (s *server) YourMethod(ctx context.Context, in *pb.YourRequest) (*pb.YourResponse, error) {
      // implement the method
    }
    
    func main() {
      lis, err := net.Listen("tcp", ":50051")
      if err != nil {
        log.Fatalf("failed to listen: %v", err)
      }
      s := grpc.NewServer()
      pb.RegisterYourServiceServer(s, &server{})
      if err := s.Serve(lis); err != nil {
        log.Fatalf("failed to serve: %v", err)
      }
    }
    
  4. 实现客户端:使用生成的客户端代码调用服务。

    conn, err := grpc.Dial("localhost:50051", grpc.WithInsecure(), grpc.WithBlock())
    if err != nil {
      log.Fatalf("did not connect: %v", err)
    }
    defer conn.Close()
    c := pb.NewYourServiceClient(conn)
    
    ctx, cancel := context.WithTimeout(context.Background(), time.Second)
    defer cancel()
    r, err := c.YourMethod(ctx, &pb.YourRequest{})
    if err != nil {
      log.Fatalf("could not greet: %v", err)
    }
    log.Printf("Response: %s", r.GetField())
    

3. gRPC的四种调用类型

  • 简单RPC:客户端发送一个请求到服务器,并等待响应,就像普通的函数调用。
  • 服务器流式RPC:客户端发送一个请求到服务器,并获取一个流来读取一系列消息。客户端读取直到没有更多的消息。
  • 客户端流式RPC:客户端写入一系列消息并发送到服务器,一旦客户端完成消息写入,它等待服务器读取这些消息并返回一个响应。
  • 双向流式RPC:双方使用读写流发送一系列消息。两个流独立操作,因此客户端和服务器可以按照自己喜欢的顺序读写。

4. gRPC的安全性和认证

gRPC支持以下安全性措施:

  • 传输安全性:通过TLS/SSL来保证传输过程中的数据加密。
  • 认证:gRPC支持基于Token的认证机制,如OAuth 2.0。
  • 权限和审计:可以通过中间件来添加权限检查和审计日志。

5. gRPC的负载均衡

gRPC支持以下负载均衡策略:

  • 名称解析:gRPC客户端可以使用名称解析来发现服务实例。
  • 轮询:简单的轮询策略,将请求轮流分配到不同的服务器。
  • 基于权重的轮询:根据服务器的权重分配请求。
  • 故障转移:在主服务器故障时,请求会被转发到备用服务器。

restful与rpc

通过以上的介绍,我们都了解RPC(远程过程调用)和HTTP(超文本传输协议)是完全不同的概念,我们反倒是可以跟Restful API进行对比,:

RPC与HTTP的区别:

1. 目的与设计哲学:

  • RPC:旨在实现远程函数调用,让远程服务调用看起来像本地函数调用一样简单。
  • HTTP:是一种用于传输超媒体文档的应用层协议,主要用于Web浏览器和服务器之间的通信。

2. 通信方式:

  • RPC:通常采用二进制协议,数据传输效率较高。
  • HTTP:采用文本格式(如JSON、XML),可读性较好,但传输效率相对较低。

3. 传输协议:

  • RPC:可以使用多种传输协议,如TCP、UDP,甚至HTTP。
  • HTTP:默认使用HTTP/1.1或HTTP/2,基于TCP。

4. 性能:

  • RPC:通常提供更低的延迟和更高的吞吐量,因为它通常使用更高效的序列化/反序列化机制。
  • HTTP:由于HTTP协议的文本特性,性能通常不如RPC。

5. 客户端和服务端实现:

  • RPC:需要特定的客户端和服务端库来处理消息的序列化和反序列化。
  • HTTP:可以直接使用标准的HTTP客户端和服务器,如Web浏览器和Web服务器。

RPC与RESTful API的优缺点:

RPC的优点:

  • 性能:通常RPC框架提供更高效的序列化/反序列化机制,如Protocol Buffers或MessagePack,性能更优。
  • 简单性:RPC让远程调用看起来像本地函数调用,开发体验更接近于本地编程。
  • 强类型:许多RPC框架支持静态类型,有助于在编译时发现错误。

RPC的缺点:

  • 耦合性:RPC可能导致客户端和服务端之间的强耦合,因为它们需要共享接口定义。
  • 标准化:相比RESTful API,RPC的标准化程度较低,不同框架之间可能不兼容。

RESTful API的优点:

  • 无状态:RESTful API是无状态的,有助于构建可伸缩的系统。
  • 标准化:基于HTTP协议,有广泛的工具和库支持。
  • 可缓存:HTTP的缓存机制可以用于优化性能。

RESTful API的缺点:

  • 性能:由于HTTP的文本特性,性能可能不如二进制的RPC协议。
  • 复杂性:对于复杂的操作,RESTful API可能需要多个请求来完成任务,而RPC可以一个调用完成。

总的来说,RPC和RESTful API各有适用场景。RPC更适合内部服务之间的通信,特别是对性能有高要求的场景。而RESTful API更适合面向资源的Web服务,尤其是需要被Web浏览器直接访问的场景。选择哪种协议取决于具体的应用需求、性能要求和开发团队的偏好。

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