8.4 RPC · Go Web 編程

前面幾個小節我們介紹了如何基于Socket和HTTP來編寫網絡應用，通過學習我們了解了Socket和HTTP采用的是類似"信息交換"模式，即客戶端發送一條信息到服務端，然后(一般來說)服務器端都會返回一定的信息以表示響應。客戶端和服務端之間約定了交互信息的格式，以便雙方都能夠解析交互所產生的信息。但是很多獨立的應用并沒有采用這種模式，而是采用類似常規的函數調用的方式來完成想要的功能。 RPC就是想實現函數調用模式的網絡化。客戶端就像調用本地函數一樣，然后客戶端把這些參數打包之后通過網絡傳遞到服務端，服務端解包到處理過程中執行，然后執行的結果反饋給客戶端。 RPC（Remote Procedure Call Protocol）——遠程過程調用協議，是一種通過網絡從遠程計算機程序上請求服務，而不需要了解底層網絡技術的協議。它假定某些傳輸協議的存在，如TCP或UDP，以便為通信程序之間攜帶信息數據。通過它可以使函數調用模式網絡化。在OSI網絡通信模型中，RPC跨越了傳輸層和應用層。RPC使得開發包括網絡分布式多程序在內的應用程序更加容易。 ## [](https://github.com/astaxie/build-web-application-with-golang/blob/master/zh/08.4.md#rpc工作原理)RPC工作原理 [![](https://github.com/astaxie/build-web-application-with-golang/raw/master/zh/images/8.4.rpc.png?raw=true)](https://github.com/astaxie/build-web-application-with-golang/blob/master/zh/images/8.4.rpc.png?raw=true) 圖8.8 RPC工作流程圖運行時,一次客戶機對服務器的RPC調用,其內部操作大致有如下十步： * 1.調用客戶端句柄；執行傳送參數 * 2.調用本地系統內核發送網絡消息 * 3.消息傳送到遠程主機 * 4.服務器句柄得到消息并取得參數 * 5.執行遠程過程 * 6.執行的過程將結果返回服務器句柄 * 7.服務器句柄返回結果，調用遠程系統內核 * 8.消息傳回本地主機 * 9.客戶句柄由內核接收消息 * 10.客戶接收句柄返回的數據 ## [](https://github.com/astaxie/build-web-application-with-golang/blob/master/zh/08.4.md#go-rpc)Go RPC Go標準包中已經提供了對RPC的支持，而且支持三個級別的RPC：TCP、HTTP、JSONRPC。但Go的RPC包是獨一無二的RPC，它和傳統的RPC系統不同，它只支持Go開發的服務器與客戶端之間的交互，因為在內部，它們采用了Gob來編碼。 Go RPC的函數只有符合下面的條件才能被遠程訪問，不然會被忽略，詳細的要求如下： * 函數必須是導出的(首字母大寫) * 必須有兩個導出類型的參數， * 第一個參數是接收的參數，第二個參數是返回給客戶端的參數，第二個參數必須是指針類型的 * 函數還要有一個返回值error 舉個例子，正確的RPC函數格式如下： ~~~ func (t *T) MethodName(argType T1, replyType *T2) error ~~~ T、T1和T2類型必須能被`encoding/gob`包編解碼。任何的RPC都需要通過網絡來傳遞數據，Go RPC可以利用HTTP和TCP來傳遞數據，利用HTTP的好處是可以直接復用`net/http`里面的一些函數。詳細的例子請看下面的實現 ### [](https://github.com/astaxie/build-web-application-with-golang/blob/master/zh/08.4.md#http-rpc)HTTP RPC http的服務端代碼實現如下： ~~~ package main import ( "errors" "fmt" "net/http" "net/rpc" ) type Args struct { A, B int } type Quotient struct { Quo, Rem int } type Arith int func (t *Arith) Multiply(args *Args, reply *int) error { *reply = args.A * args.B return nil } func (t *Arith) Divide(args *Args, quo *Quotient) error { if args.B == 0 { return errors.New("divide by zero") } quo.Quo = args.A / args.B quo.Rem = args.A % args.B return nil } func main() { arith := new(Arith) rpc.Register(arith) rpc.HandleHTTP() err := http.ListenAndServe(":1234", nil) if err != nil { fmt.Println(err.Error()) } } ~~~ 通過上面的例子可以看到，我們注冊了一個Arith的RPC服務，然后通過`rpc.HandleHTTP`函數把該服務注冊到了HTTP協議上，然后我們就可以利用http的方式來傳遞數據了。請看下面的客戶端代碼： ~~~ package main import ( "fmt" "log" "net/rpc" "os" ) type Args struct { A, B int } type Quotient struct { Quo, Rem int } func main() { if len(os.Args) != 2 { fmt.Println("Usage: ", os.Args[0], "server") os.Exit(1) } serverAddress := os.Args[1] client, err := rpc.DialHTTP("tcp", serverAddress+":1234") if err != nil { log.Fatal("dialing:", err) } // Synchronous call args := Args{17, 8} var reply int err = client.Call("Arith.Multiply", args, &reply) if err != nil { log.Fatal("arith error:", err) } fmt.Printf("Arith: %d*%d=%d\n", args.A, args.B, reply) var quot Quotient err = client.Call("Arith.Divide", args, &quot) if err != nil { log.Fatal("arith error:", err) } fmt.Printf("Arith: %d/%d=%d remainder %d\n", args.A, args.B, quot.Quo, quot.Rem) } ~~~ 我們把上面的服務端和客戶端的代碼分別編譯，然后先把服務端開啟，然后開啟客戶端，輸入代碼，就會輸出如下信息： ~~~ $ ./http_c localhost Arith: 17*8=136 Arith: 17/8=2 remainder 1 ~~~ 通過上面的調用可以看到參數和返回值是我們定義的struct類型，在服務端我們把它們當做調用函數的參數的類型，在客戶端作為`client.Call`的第2，3兩個參數的類型。客戶端最重要的就是這個Call函數，它有3個參數，第1個要調用的函數的名字，第2個是要傳遞的參數，第3個要返回的參數(注意是指針類型)，通過上面的代碼例子我們可以發現，使用Go的RPC實現相當的簡單，方便。 ### [](https://github.com/astaxie/build-web-application-with-golang/blob/master/zh/08.4.md#tcp-rpc)TCP RPC 上面我們實現了基于HTTP協議的RPC，接下來我們要實現基于TCP協議的RPC，服務端的實現代碼如下所示： ~~~ package main import ( "errors" "fmt" "net" "net/rpc" "os" ) type Args struct { A, B int } type Quotient struct { Quo, Rem int } type Arith int func (t *Arith) Multiply(args *Args, reply *int) error { *reply = args.A * args.B return nil } func (t *Arith) Divide(args *Args, quo *Quotient) error { if args.B == 0 { return errors.New("divide by zero") } quo.Quo = args.A / args.B quo.Rem = args.A % args.B return nil } func main() { arith := new(Arith) rpc.Register(arith) tcpAddr, err := net.ResolveTCPAddr("tcp", ":1234") checkError(err) listener, err := net.ListenTCP("tcp", tcpAddr) checkError(err) for { conn, err := listener.Accept() if err != nil { continue } rpc.ServeConn(conn) } } func checkError(err error) { if err != nil { fmt.Println("Fatal error ", err.Error()) os.Exit(1) } } ~~~ 上面這個代碼和http的服務器相比，不同在于:在此處我們采用了TCP協議，然后需要自己控制連接，當有客戶端連接上來后，我們需要把這個連接交給rpc來處理。如果你留心了，你會發現這它是一個阻塞型的單用戶的程序，如果想要實現多并發，那么可以使用goroutine來實現，我們前面在socket小節的時候已經介紹過如何處理goroutine。下面展現了TCP實現的RPC客戶端： ~~~ package main import ( "fmt" "log" "net/rpc" "os" ) type Args struct { A, B int } type Quotient struct { Quo, Rem int } func main() { if len(os.Args) != 2 { fmt.Println("Usage: ", os.Args[0], "server:port") os.Exit(1) } service := os.Args[1] client, err := rpc.Dial("tcp", service) if err != nil { log.Fatal("dialing:", err) } // Synchronous call args := Args{17, 8} var reply int err = client.Call("Arith.Multiply", args, &reply) if err != nil { log.Fatal("arith error:", err) } fmt.Printf("Arith: %d*%d=%d\n", args.A, args.B, reply) var quot Quotient err = client.Call("Arith.Divide", args, &quot) if err != nil { log.Fatal("arith error:", err) } fmt.Printf("Arith: %d/%d=%d remainder %d\n", args.A, args.B, quot.Quo, quot.Rem) } ~~~ 這個客戶端代碼和http的客戶端代碼對比，唯一的區別一個是DialHTTP，一個是Dial(tcp)，其他處理一模一樣。 ### [](https://github.com/astaxie/build-web-application-with-golang/blob/master/zh/08.4.md#json-rpc)JSON RPC JSON RPC是數據編碼采用了JSON，而不是gob編碼，其他和上面介紹的RPC概念一模一樣，下面我們來演示一下，如何使用Go提供的json-rpc標準包，請看服務端代碼的實現： ~~~ package main import ( "errors" "fmt" "net" "net/rpc" "net/rpc/jsonrpc" "os" ) type Args struct { A, B int } type Quotient struct { Quo, Rem int } type Arith int func (t *Arith) Multiply(args *Args, reply *int) error { *reply = args.A * args.B return nil } func (t *Arith) Divide(args *Args, quo *Quotient) error { if args.B == 0 { return errors.New("divide by zero") } quo.Quo = args.A / args.B quo.Rem = args.A % args.B return nil } func main() { arith := new(Arith) rpc.Register(arith) tcpAddr, err := net.ResolveTCPAddr("tcp", ":1234") checkError(err) listener, err := net.ListenTCP("tcp", tcpAddr) checkError(err) for { conn, err := listener.Accept() if err != nil { continue } jsonrpc.ServeConn(conn) } } func checkError(err error) { if err != nil { fmt.Println("Fatal error ", err.Error()) os.Exit(1) } } ~~~ 通過示例我們可以看出 json-rpc是基于TCP協議實現的，目前它還不支持HTTP方式。請看客戶端的實現代碼： ~~~ package main import ( "fmt" "log" "net/rpc/jsonrpc" "os" ) type Args struct { A, B int } type Quotient struct { Quo, Rem int } func main() { if len(os.Args) != 2 { fmt.Println("Usage: ", os.Args[0], "server:port") log.Fatal(1) } service := os.Args[1] client, err := jsonrpc.Dial("tcp", service) if err != nil { log.Fatal("dialing:", err) } // Synchronous call args := Args{17, 8} var reply int err = client.Call("Arith.Multiply", args, &reply) if err != nil { log.Fatal("arith error:", err) } fmt.Printf("Arith: %d*%d=%d\n", args.A, args.B, reply) var quot Quotient err = client.Call("Arith.Divide", args, &quot) if err != nil { log.Fatal("arith error:", err) } fmt.Printf("Arith: %d/%d=%d remainder %d\n", args.A, args.B, quot.Quo, quot.Rem) } ~~~ ## [](https://github.com/astaxie/build-web-application-with-golang/blob/master/zh/08.4.md#總結)總結 Go已經提供了對RPC的良好支持，通過上面HTTP、TCP、JSON RPC的實現,我們就可以很方便的開發很多分布式的Web應用，我想作為讀者的你已經領會到這一點。但遺憾的是目前Go尚未提供對SOAP RPC的支持，欣慰的是現在已經有第三方的開源實現了。