2024年Go最全gRPC教程 — 第一章，Golang-Binder机制及AIDL使用

于 2024-05-15 00:26:20 发布
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  1. 序列化反序列化速度很快

3.1 安装

在这里插入图片描述

  • 第二步：配置环境变量
    将解压出来bin下的protoc.exe放到D:\Golang\GOPATH\bin下即可。
  • 第三步：安装go专用的protoc的生成器
go get github.com/golang/protobuf/protoc-gen-go

安装后会在D:\Golang\GOPATH\bin目录下生成可执行文件，protobuf的编译器插件protoc-gen-go，执行protoc命令会自动调用这个插件

如何使用protobuf呢？

  1. 定义了一种源文件，扩展名为 .proto，使用这种源文件，可以定义存储类的内容(消息类型)
  2. protobuf有自己的编译器 protoc，可以将 .proto 编译成对应语言的文件，就可以进行使用了

3.2 hello world

假设，我们现在需要传输用户信息，其中有username和age两个字段

// 指定的当前proto语法的版本，有2和3
syntax = "proto3";
//option go_package = "path;name"; ath 表示生成的go文件的存放地址，会自动生成目录的
// name 表示生成的go文件所属的包名
option go_package="../service";
// 指定等会文件生成出来的package
package service;

message User {
  string username = 1;
  int32 age = 2;
}

运行protoc命令编译成go中间文件

# 编译user.proto之后输出到service文件夹
protoc --go_out=../service user.proto

测试

package main

import (
	"fmt"
	"google.golang.org/protobuf/proto"
	"testProto/service"
)

func main()  {
	user := &service.User{
		Username: "mszlu",
		Age: 20,
	}
	//转换为protobuf
	marshal, err := proto.Marshal(user)
	if err != nil {
		panic(err)
	}
	newUser := &service.User{}
	err = proto.Unmarshal(marshal, newUser)
	if err != nil {
		panic(err)
	}
	fmt.Println(newUser.String())
}

3.3 proto文件介绍

3.3.1 message介绍

message：protobuf中定义一个消息类型是通过关键字message字段指定的。

消息就是需要传输的数据格式的定义。

message关键字类似于C++中的class，Java中的class，go中的struct

例如：

message User {
  string username = 1;
  int32 age = 2;
}

在消息中承载的数据分别对应于每一个字段。

其中每个字段都有一个名字和一种类型 。

3.3.2 字段规则
  • required:消息体中必填字段，不设置会导致编解码异常。（例如位置1）
  • optional: 消息体中可选字段。（例如位置2）
  • repeated: 消息体中可重复字段，重复的值的顺序会被保留（例如位置3）在go中重复的会被定义为切片。
message User {
  string username = 1;
  int32 age = 2;
  optional string password = 3;
  repeated string address = 4;
}
3.3.3 字段映射
proto TypeNotesC++ TypePython TypeGo Type
doubledoublefloatfloat64
floatfloatfloatfloat32
int32使用变长编码，对于负值的效率很低，如果你的域有 可能有负值，请使用sint64替代int32intint32
uint32使用变长编码uint32int/longuint32
uint64使用变长编码uint64int/longuint64
sint32使用变长编码，这些编码在负值时比int32高效的多int32intint32
sint64使用变长编码，有符号的整型值。编码时比通常的 int64高效。int64int/longint64
fixed32总是4个字节，如果数值总是比总是比228大的话，这 个类型会比uint32高效。uint32intuint32
fixed64总是8个字节，如果数值总是比总是比256大的话，这 个类型会比uint64高效。uint64int/longuint64
sfixed32总是4个字节int32intint32
sfixed32总是4个字节int32intint32
sfixed64总是8个字节int64int/longint64
boolboolboolbool
string一个字符串必须是UTF-8编码或者7-bit ASCII编码的文 本。stringstr/unicodestring
bytes可能包含任意顺序的字节数据。stringstr[]byte
3.3.4 默认值

protobuf3 删除了 protobuf2 中用来设置默认值的 default 关键字，取而代之的是protobuf3为各类型定义的默认值，也就是约定的默认值，如下表所示：

类型默认值
boolfalse
整型0
string空字符串""
枚举enum第一个枚举元素的值，因为Protobuf3强制要求第一个枚举元素的值必须是0，所以枚举的默认值就是0；
message不是null，而是DEFAULT_INSTANCE
3.3.5 标识号

标识号：在消息体的定义中，每个字段都必须要有一个唯一的标识号，标识号是[0,2^29-1]范围内的一个整数。

message Person { 

  string name = 1;  // (位置1)
  int32 id = 2;  
  optional string email = 3;  
  repeated string phones = 4; // (位置4)
}

以Person为例，name=1，id=2, email=3, phones=4 中的1-4就是标识号。

3.3.6 定义多个消息类型

一个proto文件中可以定义多个消息类型

message UserRequest {
  string username = 1;
  int32 age = 2;
  optional string password = 3;
  repeated string address = 4;
}

message UserResponse {
  string username = 1;
  int32 age = 2;
  optional string password = 3;
  repeated string address = 4;
}
3.3.7 嵌套消息

可以在其他消息类型中定义、使用消息类型，在下面的例子中，Person消息就定义在PersonInfo消息内，如 ：

message PersonInfo {
    message Person {
        string name = 1;
        int32 height = 2;
        repeated int32 weight = 3;
    } 
	repeated Person info = 1;
}

如果你想在它的父消息类型的外部重用这个消息类型，你需要以PersonInfo.Person的形式使用它，如：

message PersonMessage {
	PersonInfo.Person info = 1;
}

当然，你也可以将消息嵌套任意多层，如 :

message Grandpa { // Level 0
    message Father { // Level 1
        message son { // Level 2
            string name = 1;
            int32 age = 2;
    	}
	} 
    message Uncle { // Level 1
        message Son { // Level 2
            string name = 1;
            int32 age = 2;
        }
    }
}
3.3.8 定义服务(Service)

如果想要将消息类型用在RPC系统中，可以在.proto文件中定义一个RPC服务接口，protocol buffer 编译器将会根据所选择的不同语言生成服务接口代码及存根。

service SearchService {
	//rpc 服务的函数名 （传入参数）返回（返回参数）
	rpc Search (SearchRequest) returns (SearchResponse);
}

上述代表表示，定义了一个RPC服务，该方法接收SearchRequest返回SearchResponse

4 gRPC实例

4.1 RPC和gRPC介绍

RPC（Remote Procedure Call）远程过程调用协议，一种通过网络从远程计算机上请求服务，而不需要了解底层网络技术的协议。RPC它假定某些协议的存在，例如TCP/UDP等，为通信程序之间携带信息数据。在OSI网络七层模型中，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。

过程是什么？ 过程就是业务处理、计算任务，更直白的说，就是程序，就是像调用本地方法一样调用远程的过程

RPC采用客户端/服务端的模式，通过request-response消息模式实现

在这里插入图片描述

gRPC 里客户端应用可以像调用本地对象一样直接调用另一台不同的机器上服务端应用的方法，使得您能够更容易地创建分布式应用和服务。与许多 RPC 系统类似，gRPC 也是基于以下理念：定义一个服务，指定其能够被远程调用的方法（包含参数和返回类型）。在服务端实现这个接口，并运行一个 gRPC 服务器来处理客户端调用。在客户端拥有一个存根能够像服务端一样的方法。

在这里插入图片描述
官方网站：https://grpc.io

底层协议：

  • HTTP2: https://github.com/grpc/grpc/blob/master/doc/PROTOCOL-HTTP2.md
  • GRPC-WEB ： https://github.com/grpc/grpc/blob/master/doc/PROTOCOL-WEB.md
4.1.1 HTTP2

在这里插入图片描述

  • HTTP/1里的header对应HTTP/2里的 HEADERS frame
  • HTTP/1里的payload对应HTTP/2里的 DATA frame

gGRPC把元数据放到HTTP/2 Headers里，请求参数序列化之后放到 DATA frame里

基于HTTP/2 协议的优点

  1. 公开标准
  2. HTTP/2的前身是Google的SPDY ，有经过实践检验
  3. HTTP/2 天然支持物联网、手机、浏览器
  4. 基于HTTP/2 多语言客户端实现容易
    1. 每个流行的编程语言都会有成熟的HTTP/2 Client
    2. HTTP/2 Client是经过充分测试，可靠的
    3. 用Client发送HTTP/2请求的难度远低于用socket发送数据包/解析数据包
  5. HTTP/2支持Stream和流控
  6. 基于HTTP/2 在Gateway/Proxy很容易支持
    1. nginx和envoy都有支持
  7. HTTP/2 安全性有保证
    1. HTTP/2 天然支持SSL，当然gRPC可以跑在clear text协议（即不加密）上。
    2. 很多私有协议的rpc可能自己包装了一层TLS支持，使用起来也非常复杂。开发者是否有足够的安全知识？使用者是否配置对了？运维者是否能正确理解？
    3. HTTP/2 在公有网络上的传输上有保证。比如这个CRIME攻击，私有协议很难保证没有这样子的漏洞。
  8. HTTP/2 鉴权成熟
    1. 从HTTP/1发展起来的鉴权系统已经很成熟了，可以无缝用在HTTP/2上
    2. 可以从前端到后端完全打通的鉴权，不需要做任何转换适配

基于HTTP/2 协议的缺点

  • rpc的元数据的传输不够高效

尽管HPAC可以压缩HTTP Header，但是对于rpc来说，确定一个函数调用，可以简化为一个int，只要两端去协商过一次，后面直接查表就可以了，不需要像HPAC那样编码解码。
可以考虑专门对gRPC做一个优化过的HTTP/2解析器，减少一些通用的处理，感觉可以提升性能。

  • HTTP/2 里一次gRPC调用需要解码两次

一次是HEADERS frame，一次是DATA frame。

  • HTTP/2 标准本身是只有一个TCP连接，但是实际在gRPC里是会有多个TCP连接，使用时需要注意。

gRPC选择基于HTTP/2，那么它的性能肯定不会是最顶尖的。但是对于rpc来说中庸的qps可以接受，通用和兼容性才是最重要的事情。

  • 官方的benchmark：https://grpc.io/docs/guides/benchmarking.html
  • https://github.com/hank-whu/rpc-benchmark

gRPC目前是k8s生态里的事实标准，而Kubernetes又是容器编排的事实标准。gRPC已经广泛应用于Istio体系，包括:

  • Envoy与Pilot(现在叫istiod)间的XDS协议

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