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Go實現簡易RPC框架的方法步驟

本文旨在講述 RPC 框架設計中的幾個核心問題及其解決方法，并基于 Golang 反射技術，構建了一個簡易的 RPC 框架。

項目地址：Tiny-RPC

RPC

RPC（Remote Procedure Call），即遠程過程調用，可以理解成，服務 A 想調用不在同一內存空間的服務 B 的函數，由于不在一個內存空間，不能直接調用，需要通過網絡來表達調用的語義和傳達調用的數據。

服務端

RPC 服務端需要解決 2 個問題：

由于客戶端傳送的是 RPC 函數名，服務端如何維護函數名與函數實體之間的映射
服務端如何根據函數名實現對應的函數實體的調用

核心流程

維護函數名到函數的映射
在接收到來自客戶端的函數名、參數列表后，解析參數列表為反射值，并執行對應函數
對函數執行結果進行編碼，并返回給客戶端

方法注冊

服務端需要維護 RPC 函數名到 RPC 函數實體的映射，我們可以使用 map 數據結構來維護映射關系。

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)
}

執行調用

一般來說，客戶端在調用 RPC 時，會將函數名和參數列表作為請求數據，發送給服務端。

由于我們使用了 map[string]reflect.Value 來維護函數名與函數實體之間的映射，則我們可以通過 Value.Call() 來調用與函數名相對應的函數。

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
}

具體實現

由于篇幅的限制，此處沒有貼出服務端實現的具體代碼，細節請查看項目地址。

客戶端

RPC 客戶端需要解決 1 個問題：

由于函數的具體實現在服務端，客戶端只有函數的原型，客戶端如何通過函數原型調用其函數實體

核心流程

對調用者傳入的函數參數進行編碼，并傳送給服務端
對服務端響應數據進行解碼，并返回給調用者

生成調用

我們可以通過 reflect.MakeFunc 為指定的函數原型綁定一個函數實體。

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))
}

具體實現

由于篇幅的限制，此處沒有貼出客戶端實現的具體代碼，細節請查看項目地址。

數據傳輸格式

我們需要定義服務端與客戶端交互的數據格式。

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

與交互數據相對應的編碼與解碼函數。

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
}

同時，我們需要定義簡單的 TLV 協議（固定長度消息頭 + 變長消息體），規范數據的傳輸。

// 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
}

以上就是本文的全部內容，希望對大家的學習有所幫助，也希望大家多多支持腳本之家。

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