build-web-application-with-golang/8.4.md

#8.4 RPC 前面几个小节我们介绍了基于Socket和HTTP来编写应用，通过介绍我们了解了Socket和HTTP使用类似消息传递的模式，客户端发送一个消息到服务端，然后一般服务器端都会有一定的返回信息。客户端和服务端都需要约定交互的消息格式，双方都需要对这种消息能够解析。但是很多独立的应用不会使用这种消息传递的模式，而是采用类似函数调用的方式，这种方式应用通过调用带有一串参数的函数，然后返回一组值。

RPC就是想实现函数调用模式的网络化。客户端就像调用本地函数一样，然后客户端把这些参数打包之后通过网络传递到服务端，服务端解包到处理过程中执行，然后执行的结果反馈给客户端。

RPC（Remote Procedure Call Protocol）——远程过程调用协议，它是一种通过网络从远程计算机程序上请求服务，而不需要了解底层网络技术的协议。RPC协议假定某些传输协议的存在，如TCP或UDP，为通信程序之间携带信息数据。在OSI网络通信模型中，RPC跨越了传输层和应用层。RPC使得开发包括网络分布式多程序在内的应用程序更加容易。

##RPC工作原理

运行时,一次客户机对服务器的RPC调用,其内部操作大致有如下十步：

• 1.调用客户端句柄；执行传送参数
• 2.调用本地系统内核发送网络消息
• 3.消息传送到远程主机
• 4.服务器句柄得到消息并取得参数
• 5.执行远程过程
• 6.执行的过程将结果返回服务器句柄
• 7.服务器句柄返回结果，调用远程系统内核
• 8.消息传回本地主机
• 9.客户句柄由内核接收消息
• 10.客户接收句柄返回的数据

##Go RPC Go标准包里面已经支持了RPC，而且支持三个级别的RPC：TCP、HTTP、JSONRPC。但Go的RPC包是独一无二的RPC，他和传统的RPC系统不一样，Go的客户端只能和Go的服务端交互，因为他们的交互采用了Go的Gob编码。

Go RPC的函数只有符合下面的条件才能被远程访问，不然会被忽略，详细的要求如下：

• 函数必须是导出的(首字母大写)
• 必须有两个导出类型的参数，
• 第一个参数是接收的参数，第二个参数是返回给客户端的参数，第二个参数必须是指针类型的
• 函数还要有一个返回值error

举个例子，正确的RPC函数格式如下：

func (t *T) MethodName(argType T1, replyType *T2) error

T、T1和T2类型必须能被encoding/gob包编解码。

任何的RPC都需要通过网络来传递数据，Go RPC可以利用HTTP和TCP来传递数据，利用HTTP的好处是可以直接复用net/http里面的一些函数。详细的例子请看下面的实现

###HTTP RPC http的服务端代码实现如下：

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())
	}
}

通过上面的例子我们看到我们注册了一个Arith的RPC服务，然后通过rpc.HandleHTTP函数把该服务注册到了HTTP协议上，然后我们就可以利用http的方式来传递数据了。

请看下面的客户端代码：

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)

}

我们把上面的服务端和客户端的代码分别编译，然后先把服务端开启，然后开启客户端，输入代码，就会输出如下信息：

$ ./http_c localhost
Arith: 17*8=136
Arith: 17/8=2 remainder 1

通过上面的调用我们看到参数和返回值是我们定义的结构体，在服务端我们把他们当做调用函数的参数类型，在客户端作为client.Call的参数。客户端最重要的就是这个Call函数，他三个参数，第一个参数是调用对象的函数，第二个参数是传递的参数，第三个参数是返回的参数(注意是指针类型)，通过上面服务端和客户端的代码例子我们发现，写Go的RPC相当的简单，调用也很方便。 ###TCP RPC 上面我们实现了基于HTTP协议的RPC，接下来我们要实现基于TCP协议的RPC，服务端的实现代码如下所示：

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)
	}
}

上面这个代码和http的服务器对比，唯一不同的就是这边是采用了TCP，然后需要自己控制连接，这个连接通知给rpc来处理。

而且我们可以发现这是一个阻塞型的单用户的程序，如果想要实现多并发，那么可以使用goroutine来实现，我们前面在socket小节的时候已经介绍过如何处理goroutine。 下面展现了TCP实现的RPC客户端：

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)

}

这个客户端代码和http的客户端代码对比，唯一的区别一个是DialHTTP，一个是Dial(tcp)，其他处理一模一样。

###JSON RPC JSON RPC是数据编码采用了JSON，而不是gob编码，其他和上面介绍的RPC概念一模一样，下面我们来看Go标准包里面如何实现JSON RPC，请看服务端代码的实现：

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)
	}
}

我们可以发现上面的代码是基于TCP协议的，目前只支持基于TCP协议的方式，不支持HTTP方式。

请看客户端的实现代码：

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)

}

##总结 Go的标准包已经对RPC支持的非常好，这样就可以开发很多分布式的Web应用，通过上面HTTP、TCP、JSON RPC的实现，我们可以领会到这一点。但唯一遗憾的是目前Go标准包里面不支持SOAP RPC协议，当然第三方开源包有在实现类似的东西，我们也可以找到相应的开源代码。

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