Go 实现简易 RPC 框架

本文旨在讲述 RPC 框架设计中的几个核心问题及其解决方法，并基于 Golang 反射技术，构建了一个简易的 RPC 框架。

项目地址：Tiny-RPC

RPC

RPC（Remote Procedure Call），即远程过程调用，可以理解成，服务 A 想调用不在同一内存空间的服务 B 的函数，由于不在一个内存空间，不能直接调用，需要通过网络来表达调用的语义和传达调用的数据。

服务端

RPC 服务端需要解决 2 个问题：

• 由于客户端传送的是 RPC 函数名，服务端如何维护 函数名 与 函数实体 之间的映射
• 服务端如何根据 函数名 实现对应的 函数实体 的调用

核心流程

• 维护函数名到函数的映射
• 在接收到来自客户端的函数名、参数列表后，解析参数列表为反射值，并执行对应函数
• 对函数执行结果进行编码，并返回给客户端

方法注册

服务端需要维护 RPC 函数名到 RPC 函数实体的映射，我们可以使用 map 数据结构来维护映射关系。

type Server struct {
    addr  string
    funcs map[string]reflect.Value
}

// Register a method via name
func (s *Server) Register(name string, f interface{}) {
    if _, ok := s.funcs[name]; ok {
        return
    }
    s.funcs[name] = reflect.ValueOf(f)
}

执行调用

一般来说，客户端在调用 RPC 时，会将 函数名 和 参数列表 作为请求数据，发送给服务端。

由于我们使用了 map[string]reflect.Value 来维护函数名与函数实体之间的映射，则我们可以通过 Value.Call() 来调用与函数名相对应的函数。

代码地址：https://play.golang.org/p/jaP...

package main

import (
    "fmt"
    "reflect"
)

func main() {
    // Register methods
    funcs := make(map[string]reflect.Value)
    funcs["add"] = reflect.ValueOf(add)

    // When receives client's request
    req := []reflect.Value{reflect.ValueOf(1), reflect.ValueOf(2)}
    vals := funcs["add"].Call(req)
    var rsp []interface{}
    for _, val := range vals {
        rsp = append(rsp, val.Interface())
    }

    fmt.Println(rsp)
}

func add(a, b int) (int, error) {
    return a + b, nil
}

具体实现

由于篇幅的限制，此处没有贴出服务端实现的具体代码，细节请查看项目地址。

客户端

RPC 客户端需要解决 1 个问题：

• 由于函数的具体实现在服务端，客户端只有函数的原型，客户端如何通过 函数原型 调用其 函数实体

核心流程

• 对调用者传入的函数参数进行编码，并传送给服务端
• 对服务端响应数据进行解码，并返回给调用者

生成调用

我们可以通过 reflect.MakeFunc 为指定的函数原型绑定一个函数实体。

代码地址： https://play.golang.org/p/Aae...

package main

import (
    "fmt"
    "reflect"
)

func main() {
    add := func(args []reflect.Value) []reflect.Value {
        result := args[0].Interface().(int) + args[1].Interface().(int)
        return []reflect.Value{reflect.ValueOf(result)}
    }

    var addptr func(int, int) int
    container := reflect.ValueOf(&addptr).Elem()
    v := reflect.MakeFunc(container.Type(), add)
    container.Set(v)

    fmt.Println(addptr(1, 2))
}

具体实现

由于篇幅的限制，此处没有贴出客户端实现的具体代码，细节请查看项目地址。

数据传输格式

我们需要定义服务端与客户端交互的数据格式。

type Data struct {
    Name string        // service name
    Args []interface{} // request's or response's body except error
    Err  string        // remote server error
}

与交互数据相对应的编码与解码函数。

func encode(data Data) ([]byte, error) {
    var buf bytes.Buffer
    encoder := gob.NewEncoder(&buf)
    if err := encoder.Encode(data); err != nil {
        return nil, err
    }
    return buf.Bytes(), nil
}

func decode(b []byte) (Data, error) {
    buf := bytes.NewBuffer(b)
    decoder := gob.NewDecoder(buf)
    var data Data
    if err := decoder.Decode(&data); err != nil {
        return Data{}, err
    }
    return data, nil
}

同时，我们需要定义简单的 TLV 协议（固定长度消息头 + 变长消息体），规范数据的传输。

// Transport struct
type Transport struct {
    conn net.Conn
}

// NewTransport creates a transport
func NewTransport(conn net.Conn) *Transport {
    return &Transport{conn}
}

// Send data
func (t *Transport) Send(req Data) error {
    b, err := encode(req) // Encode req into bytes
    if err != nil {
        return err
    }
    buf := make([]byte, 4+len(b))
    binary.BigEndian.PutUint32(buf[:4], uint32(len(b))) // Set Header field
    copy(buf[4:], b)                                    // Set Data field
    _, err = t.conn.Write(buf)
    return err
}

// Receive data
func (t *Transport) Receive() (Data, error) {
    header := make([]byte, 4)
    _, err := io.ReadFull(t.conn, header)
    if err != nil {
        return Data{}, err
    }
    dataLen := binary.BigEndian.Uint32(header) // Read Header filed
    data := make([]byte, dataLen)              // Read Data Field
    _, err = io.ReadFull(t.conn, data)
    if err != nil {
        return Data{}, err
    }
    rsp, err := decode(data) // Decode rsp from bytes
    return rsp, err
}

相关资料

• 项目地址：Tiny-RPC
• go rpc 源码分析