写给go开发者的gRPC教程-通信模式

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liangwt
     北京
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    本篇为【写给go开发者的gRPC教程系列】第二篇

    第一篇：protobuf基础

    第二篇：通信模式 👈

    第三篇：拦截器

    第四篇：错误处理

    上一篇介绍了如何编写 protobuf 的 idl，并使用 idl 生成了 gRPC 的代码，现在来看看如何编写客户端和服务端的代码

    Simple RPC (Unary RPC)

    syntax = "proto3";

package ecommerce;

import "google/protobuf/wrappers.proto";

option go_package = "ecommerce/";

message Order {
  string id = 1;
  repeated string items = 2;
  string description = 3;
  float price = 4;
  string destination = 5;
}

service OrderManagement {
  rpc getOrder(google.protobuf.StringValue) returns (Order);
}

    定义如上的 idl，需要关注几个事项

    • 使用protobuf最新版本syntax = "proto3";
    • protoc-gen-go要求 pb 文件必须指定 go 包的路径。即option go_package = "ecommerce/";
    • 定义的method仅能有一个入参和出参数。如果需要传递多个参数需要定义成message
    • 使用import引用另外一个文件的 pb。google/protobuf/wrappers.proto是 google 内置的类型

    生成 go 和 grpc 的代码

    $ protoc -I ./pb \
  --go_out ./ecommerce --go_opt paths=source_relative \
  --go-grpc_out ./ecommerce --go-grpc_opt paths=source_relative \
  ./pb/product.proto
    ecommerce
├── product.pb.go
└── product_grpc.pb.go
pb
└── product.proto

    server 实现

    1、由 pb 文件生成的 gRPC 代码中包含了 service 的接口定义，它和我们定义的 idl 是吻合的

    service OrderManagement {
  rpc getOrder(google.protobuf.StringValue) returns (Order);
}
    type OrderManagementServer interface {
    GetOrder(context.Context, *wrapperspb.StringValue) (*Order, error)
    mustEmbedUnimplementedOrderManagementServer()
}

    2、我们的业务逻辑就是实现这个接口

    package main

import (
    "context"
    "log"

    pb "github.com/liangwt/note/grpc/unary_rpc_example/ecommerce"
    "google.golang.org/grpc/codes"
    "google.golang.org/grpc/status"
    "google.golang.org/protobuf/types/known/wrapperspb"
)

var _ pb.OrderManagementServer = &OrderManagementImpl{}

var orders = make(map[string]pb.Order)

type OrderManagementImpl struct {
    pb.UnimplementedOrderManagementServer
}

// Simple RPC
func (s *OrderManagementImpl) GetOrder(ctx context.Context, orderId *wrapperspb.StringValue) (*pb.Order, error) {
    ord, exists := orders[orderId.Value]
    if exists {
        return &ord, status.New(codes.OK, "").Err()
    }

    return nil, status.Errorf(codes.NotFound, "Order does not exist. : ", orderId)
}

    3、在实现完业务逻辑之后，我们可以创建并启动服务

    package main

import (
    "net"

    pb "github.com/liangwt/note/grpc/unary_rpc_example/ecommerce"
    "google.golang.org/grpc"
)

func main() {
    s := grpc.NewServer()

    pb.RegisterOrderManagementServer(s, &OrderManagementImpl{})

    lis, err := net.Listen("tcp", ":8009")
    if err != nil {
        panic(err)
    }

    if err := s.Serve(lis); err != nil {
        panic(err)
    }
}

    服务端代码实现的流程如下

    client 实现

    1、由 pb 文件生成的 gRPC 代码中包含了 client 的实现，它和我们定义的 idl 也是吻合的

    service OrderManagement {
  rpc getOrder(google.protobuf.StringValue) returns (Order);
}
    type orderManagementClient struct {
    cc grpc.ClientConnInterface
}

func NewOrderManagementClient(cc grpc.ClientConnInterface) OrderManagementClient {
    return &orderManagementClient{cc}
}

func (c *orderManagementClient) GetOrder(ctx context.Context, in *wrapperspb.StringValue, opts ...grpc.CallOption) (*Order, error) {
    out := new(Order)
    err := c.cc.Invoke(ctx, "/ecommerce.OrderManagement/getOrder", in, out, opts...)
    if err != nil {
        return nil, err
    }
    return out, nil
}

    2、直接使用 client 来进行 rpc 调用

    package main

import (
    "context"
    "log"
    "time"

    pb "github.com/liangwt/note/grpc/unary_rpc_example/ecommerce"
    "google.golang.org/grpc"
    "google.golang.org/protobuf/types/known/wrapperspb"
)

func main() {
    conn, err := grpc.Dial("127.0.0.1:8009", grpc.WithInsecure())
    if err != nil {
        panic(err)
    }
    defer conn.Close()

    client := pb.NewOrderManagementClient(conn)

    ctx, cancel := context.WithTimeout(context.Background(), time.Second)
    defer cancel()

    // Get Order
    retrievedOrder, err := client.GetOrder(ctx, &wrapperspb.StringValue{Value: "101"})
    if err != nil {
        panic(err)
    }

    log.Print("GetOrder Response -> : ", retrievedOrder)
}

    客户端代码实现的流程如下

    小总结

    ✨ 前文提到过protobuf协议是平台无关的。演示的客户端和服务端都是 golang 的，即使客户端和服务端不同语言也是类似的可以通信的

    ✨ 对于上面介绍的的这种类似于http1.x的模式：客户端发送请求，服务端响应请求，一问一答的模式在 gRPC 里叫做Simple RPC (也称Unary RPC)。gRPC 同时也支持其他类型的交互方式。

    Simple RPC (Unary RPC)

    Server-Streaming RPC 服务器端流式 RPC

    服务器端流式 RPC，显然是单向流，并代指 Server 为 Stream 而 Client 为普通 RPC 请求

    简单来讲就是客户端发起一次普通的 RPC 请求，服务端通过流式响应多次发送数据集，客户端 Recv 接收数据集。大致如图：

    Server-Streaming RPC

    pb 定义

    syntax = "proto3";

package ecommerce;

option go_package = "ecommerce/";

import "google/protobuf/wrappers.proto";

message Order {
  string id = 1;
  repeated string items = 2;
  string description = 3;
  float price = 4;
  string destination = 5;
}

service OrderManagement {
  rpc searchOrders(google.protobuf.StringValue) returns (stream Order);
}

    server 实现

    ✨ 注意与Simple RPC的区别：因为我们的服务端是流式响应的，因此对于服务端来说函数入参多了一个stream OrderManagement_SearchOrdersServer参数用来写入多个响应，可以把它看作是客户端的对象

    ✨ 可以通过调用这个流对象的Send(...)，来往客户端写入数据

    ✨ 通过返回nil或者error来表示全部数据写完了

    func (s *server) SearchOrders(query *wrapperspb.StringValue,
                              stream pb.OrderManagement_SearchOrdersServer) error {
    for _, order := range orders {
        for _, str := range order.Items {
            if strings.Contains(str, query.Value) {
                err := stream.Send(&order)
                if err != nil {
                    return fmt.Errorf("error send: %v", err)
                }
            }
        }
    }

    return nil
}

    client 实现

    ✨ 注意与Simple RPC的区别：因为我们的服务端是流式响应的，因此 RPC 函数返回值stream是一个流，可以把它看作是服务端的对象

    ✨ 使用stream的Recv函数来不断从服务端接收数据

    ✨ 当Recv返回io.EOF代表流已经结束

    c := pb.NewOrderManagementClient(conn)
ctx, cancelFn := context.WithCancel(context.Background())
defer cancelFn()

stream, err := c.SearchOrders(ctx, &wrapperspb.StringValue{Value: "Google"})
if err != nil{
  panic(err)
}

for{
  order, err := stream.Recv()
  if err == io.EOF{
    break
  }

  log.Println("Search Result: ", order)
}

    小总结

    通信模式-服务端流RPC

    Client-Streaming RPC 客户端流式 RPC

    客户端流式 RPC，显然也是单向流，客户端通过流式发起多次 RPC 请求给服务端，服务端发起一次响应给客户端，大致如图：

    服务端没有必要等到客户端发送完所有请求再响应，可以在收到部分请求之后就响应

    Client-Streaming RPC

    pb 定义

    syntax = "proto3";

package ecommerce;

option go_package = "ecommerce/";

import "google/protobuf/wrappers.proto";

message Order {
  string id = 1;
  repeated string items = 2;
  string description = 3;
  float price = 4;
  string destination = 5;
}

service OrderManagement {
  rpc updateOrders(stream Order) returns (google.protobuf.StringValue);
}

    server 实现

    ✨ 注意与Simple RPC的区别：因为我们的客户端是流式请求的，因此请求参数stream OrderManagement_UpdateOrdersServer就是流对象

    ✨ 可以从stream OrderManagement_UpdateOrdersServer的Recv函数读取消息

    ✨ 当Recv返回io.EOF代表流已经结束

    ✨ 使用stream OrderManagement_UpdateOrdersServer的SendAndClose函数关闭并发送响应

    // 在这段程序中，我们对每一个 Recv 都进行了处理
// 当发现 io.EOF (流关闭) 后，需要将最终的响应结果发送给客户端，同时关闭正在另外一侧等待的 Recv
func (s *server) UpdateOrders(stream pb.OrderManagement_UpdateOrdersServer) error {
    ordersStr := "Updated Order IDs : "
    for {
        order, err := stream.Recv()
        if err == io.EOF {
            // Finished reading the order stream.
            return stream.SendAndClose(
                &wrapperspb.StringValue{Value: "Orders processed " + ordersStr})
        }
        // Update order
        orders[order.Id] = *order

        log.Println("Order ID ", order.Id, ": Updated")
        ordersStr += order.Id + ", "
    }
}

    Client 实现

    ✨ 注意与Simple RPC的区别：因为我们的客户端是流式响应的，因此 RPC 函数返回值stream是一个流

    ✨ 可以通过调用这个流对象的Send(...)，来往这个对象写入数据

    ✨ 使用stream的CloseAndRecv函数关闭并发送响应

    c := pb.NewOrderManagementClient(conn)
ctx, cancelFn := context.WithCancel(context.Background())
defer cancelFn()

stream, err := c.UpdateOrders(ctx)
if err != nil {
  panic(err)
}

if err := stream.Send(&pb.Order{
  Id:          "00",
  Items:       []string{"A", "B"},
  Description: "A with B",
  Price:       0.11,
  Destination: "ABC",
}); err != nil {
  panic(err)
}

if err := stream.Send(&pb.Order{
  Id:          "01",
  Items:       []string{"C", "D"},
  Description: "C with D",
  Price:       1.11,
  Destination: "ABCDEFG",
}); err != nil {
  panic(err)
}

res, err := stream.CloseAndRecv()
if err != nil {
  panic(err)
}

log.Printf("Update Orders Res : %s", res)

    小总结

    通信模式-客户端流RPC

    Bidirectional-Streaming RPC 双向流式 RPC

    双向流式 RPC，顾名思义是双向流。由客户端以流式的方式发起请求，服务端同样以流式的方式响应请求

    首个请求一定是 Client 发起，但具体交互方式（谁先谁后、一次发多少、响应多少、什么时候关闭）根据程序编写的方式来确定（可以结合协程）

    假设该双向流是按顺序发送的话，大致如图：

    Bidirectional-Streaming RPC

    pb 定义

    syntax = "proto3";

package ecommerce;

option go_package = "ecommerce/";

import "google/protobuf/wrappers.proto";

message Order {
  string id = 1;
  repeated string items = 2;
  string description = 3;
  float price = 4;
  string destination = 5;
}

message CombinedShipment {
  string id = 1;
  string status = 2;
  repeated Order orderList = 3;
}

service OrderManagement {
  rpc processOrders(stream google.protobuf.StringValue)
      returns (stream CombinedShipment);
}

    server 实现

    ✨ 函数入参OrderManagement_ProcessOrdersServer是用来写入多个响应和读取多个消息的对象引用

    ✨ 可以通过调用这个流对象的Send(...)，来往这个对象写入响应

    ✨ 可以通过调用这个流对象的Recv(...)函数读取消息，当Recv返回io.EOF代表流已经结束

    ✨ 通过返回nil或者error表示全部数据写完了

    func (s *server) ProcessOrders(stream pb.OrderManagement_ProcessOrdersServer) error {

    batchMarker := 1
    var combinedShipmentMap = make(map[string]pb.CombinedShipment)
    for {
        orderId, err := stream.Recv()
        log.Printf("Reading Proc order : %s", orderId)
        if err == io.EOF {
            log.Printf("EOF : %s", orderId)
            for _, shipment := range combinedShipmentMap {
                if err := stream.Send(&shipment); err != nil {
                    return err
                }
            }
            return nil
        }
        if err != nil {
            log.Println(err)
            return err
        }

        destination := orders[orderId.GetValue()].Destination
        shipment, found := combinedShipmentMap[destination]

        if found {
            ord := orders[orderId.GetValue()]
            shipment.OrderList = append(shipment.OrderList, &ord)
            combinedShipmentMap[destination] = shipment
        } else {
            comShip := pb.CombinedShipment{Id: "cmb - " + (orders[orderId.GetValue()].Destination), Status: "Processed!"}
            ord := orders[orderId.GetValue()]
            comShip.OrderList = append(shipment.OrderList, &ord)
            combinedShipmentMap[destination] = comShip
            log.Print(len(comShip.OrderList), comShip.GetId())
        }

        if batchMarker == orderBatchSize {
            for _, comb := range combinedShipmentMap {
                log.Printf("Shipping : %v -> %v", comb.Id, len(comb.OrderList))
                if err := stream.Send(&comb); err != nil {
                    return err
                }
            }
            batchMarker = 0
            combinedShipmentMap = make(map[string]pb.CombinedShipment)
        } else {
            batchMarker++
        }
    }
}

    Client 实现

    ✨ 函数返回值OrderManagement_ProcessOrdersClient是用来获取多个响应和写入多个消息的对象引用

    ✨ 可以通过调用这个流对象的Send(...)，来往这个对象写入响应

    ✨ 可以通过调用这个流对象的Recv(...)函数读取消息，当Recv返回io.EOF代表流已经结束

    c := pb.NewOrderManagementClient(conn)
ctx, cancelFn := context.WithCancel(context.Background())
defer cancelFn()

stream, err := c.ProcessOrders(ctx)
if err != nil {
  panic(err)
}

go func() {
  if err := stream.Send(&wrapperspb.StringValue{Value: "101"}); err != nil {
    panic(err)
  }

  if err := stream.Send(&wrapperspb.StringValue{Value: "102"}); err != nil {
    panic(err)
  }

  if err := stream.CloseSend(); err != nil {
    panic(err)
  }
}()

for {
  combinedShipment, err := stream.Recv()
  if err == io.EOF {
    break
  }
  log.Println("Combined shipment : ", combinedShipment.OrderList)
}

    小总结

    双向流相对还是比较复杂的，大部分场景都是使用事件机制进行异步交互，需要精心的设计

    通信模式-双向流RPC

    示例代码

    https://github.com/liangwt/gr...

    image.png

    grpc微服务goprotobuf
    liangwt
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