实战：基于 BRPC+Etcd 打造轻量级 RPC 服务 —— 从注册到调用的完整实现-优快云博客

在实际开发中，当多个服务需要跨进程通信时，直接用 HTTP 或自定义协议会面临很多问题：比如服务地址硬编码导致扩容困难、服务下线后客户端还在调用僵尸节点、缺乏统一的日志和监控等。为了解决这些痛点，我基于百度的 BRPC 框架和 Etcd 服务注册中心，搭了一套轻量级 RPC 服务，支持服务自动注册、实时发现和负载均衡，今天就把整个实现过程拆解开讲清楚，代码可直接复用。

一、项目背景：为什么要造这个轮子？

先说说为什么选 BRPC 和 Etcd：

BRPC：相比 gRPC，BRPC 更贴合国内场景，支持百度_std、HTTP 等多种协议，性能稳定，而且自带连接池、重试等机制，不用重复造轮子；
Etcd：作为分布式键值存储，天生适合做服务注册中心 —— 支持租约（避免僵尸节点）、Watcher（实时感知服务变化），轻量且容易部署；
场景适配：这套方案针对中小型项目设计，没有过度封装，核心逻辑清晰，后续加熔断、监控都很方便。

整个服务的核心目标很简单：让客户端能 “无感” 调用服务端，不用关心服务端在哪、有多少个节点，服务下线后自动剔除。

二、整体架构：从注册到调用的闭环

先画个简单的架构图（文字描述更直观），整个流程分四步：

服务端启动：初始化 BRPC 服务 → 实现 Echo 业务逻辑 → 把自己的地址注册到 Etcd（带 3 秒租约）；
客户端启动：连接 Etcd → 拉取已注册的服务节点 → 初始化信道管理；
实时发现：Etcd 通过 Watcher 监控服务节点变化，新节点上线时客户端自动加信道，节点下线时自动删信道；
客户端调用：通过轮询（RR）策略从信道池选一个节点，发起 RPC 调用，拿到响应后打印结果。

核心模块分为 4 个：日志模块（统一日志输出）、Etcd 注册发现模块（连接 Etcd）、BRPC 服务模块（业务逻辑载体）、信道管理模块（负载均衡 + 资源复用）。

三、核心模块实现：一步步拆轮子

1. 先搞定基础：日志模块（logger.hpp）

日志是排查问题的关键，我用了轻量级的 spdlog 库，支持调试 / 发布两种模式，还能自动打印文件名和行号。

1.1 日志模块代码

#pragma once
#include <spdlog/spdlog.h>
#include <spdlog/sinks/stdout_color_sinks.h>
#include <spdlog/sinks/basic_file_sink.h>
#include <iostream>

// 全局日志器，所有模块共用
std::shared_ptr<spdlog::logger> g_default_logger;

/**
 * @brief 初始化日志器
 * @param mode 运行模式：false-调试（输出控制台），true-发布（输出文件）
 * @param file 发布模式下的日志文件路径
 * @param level 日志等级（0-trace,1-debug,2-info,3-warn,4-error,5-critical）
 */
void init_logger(bool mode, const std::string &file, int32_t level) {
    // 调试模式：控制台输出，最低等级（trace），方便开发定位
    if (!mode) {
        g_default_logger = spdlog::stdout_color_mt("rpc-debug");
        g_default_logger->set_level(spdlog::level::trace);
        g_default_logger->flush_on(spdlog::level::trace);
    } 
    // 发布模式：文件输出，按参数控制等级，避免控制台刷屏
    else {
        if (file.empty()) {
            std::cerr << "发布模式必须指定日志文件！" << std::endl;
            exit(1);
        }
        g_default_logger = spdlog::basic_logger_mt("rpc-release", file);
        // 等级范围校验，避免非法值
        auto log_level = (level < 0 || level > 5) ? spdlog::level::info : (spdlog::level::level_enum)level;
        g_default_logger->set_level(log_level);
        g_default_logger->flush_on(log_level);
    }
    // 日志格式：[日志器名][时间][线程ID][等级] 内容（文件名:行号）
    g_default_logger->set_pattern("[%n][%H:%M:%S][%t][%-8l] %v (%s:%#)");
}

// 日志宏定义，简化调用
#define LOG_TRACE(fmt, ...) g_default_logger->trace(fmt, ##__VA_ARGS__)
#define LOG_DEBUG(fmt, ...) g_default_logger->debug(fmt, ##__VA_ARGS__)
#define LOG_INFO(fmt, ...)  g_default_logger->info(fmt, ##__VA_ARGS__)
#define LOG_WARN(fmt, ...)  g_default_logger->warn(fmt, ##__VA_ARGS__)
#define LOG_ERROR(fmt, ...) g_default_logger->error(fmt, ##__VA_ARGS__)
#define LOG_FATAL(fmt, ...) g_default_logger->critical(fmt, ##__VA_ARGS__)

1.2 关键逻辑解释

全局日志器：g_default_logger让所有模块不用重复创建日志器，避免资源浪费；
模式区分：调试时输出控制台，带颜色区分等级（spdlog 的 stdout_color_sink），发布时输出文件，避免线上服务器控制台堆积日志；
格式设计：包含线程 ID 和文件名行号，比如[rpc-debug][15:30:00][1234][debug] 初始化信道成功 (channel.hpp:45)，定位问题时一眼就能找到代码位置。

2. 核心中的核心：Etcd 注册发现模块（etcd.hpp）

这是解决 “服务在哪” 的关键模块，分两个类：Registry（服务端用，注册服务）和Discovery（客户端用，发现服务）。

2.1 先明确依赖

需要安装 Etcd 的 C++ 客户端库（etcd-cpp-apiv3），Ubuntu 下可以用源码编译：

git clone https://github.com/etcd-cpp-apiv3/etcd-cpp-apiv3.git
cd etcd-cpp-apiv3 && mkdir build && cd build
cmake .. -DCMAKE_INSTALL_PREFIX=/usr/local
make -j4 && sudo make install

2.2 Etcd 模块代码

#pragma once
#include <etcd/Client.hpp>
#include <etcd/KeepAlive.hpp>
#include <etcd/Response.hpp>
#include <etcd/Watcher.hpp>
#include <etcd/Value.hpp>
#include <functional>
#include "logger.hpp"  // 依赖日志模块

/**
 * @brief 服务注册类（服务端用）
 * 功能：将服务端地址注册到Etcd，带租约自动续期，服务下线后自动删除注册信息
 */
class Registry {
public:
    using ptr = std::shared_ptr<Registry>;  // 智能指针，避免内存泄漏

    /**
     * @brief 构造函数：初始化Etcd客户端和租约
     * @param etcd_host Etcd服务地址（如http://127.0.0.1:2379）
     * @param lease_ttl 租约时间（秒），默认3秒（太短频繁续期，太长僵尸节点存活久）
     */
    Registry(const std::string &etcd_host, int lease_ttl = 3) {
        // 初始化Etcd客户端
        _client = std::make_shared<etcd::Client>(etcd_host);
        // 创建租约：租约过期前会自动续期，服务端下线后续期失败，Etcd删除节点
        _keep_alive = _client->leasekeepalive(lease_ttl).get();
        if (!_keep_alive) {
            LOG_FATAL("创建Etcd租约失败！Etcd地址：{}", etcd_host);
            exit(1);
        }
        _lease_id = _keep_alive->Lease();
        LOG_INFO("Etcd租约初始化成功，租约ID：{}，TTL：{}秒", _lease_id, lease_ttl);
    }

    // 析构函数：取消租约，避免服务端正常退出后租约残留
    ~Registry() {
        if (_keep_alive) {
            _keep_alive->Cancel();
            LOG_INFO("Etcd租约已取消，租约ID：{}", _lease_id);
        }
    }

    /**
     * @brief 注册服务到Etcd
     * @param service_key 服务唯一标识（如/service/echo/instance1）
     * @param service_value 服务访问地址（如127.0.0.1:7070）
     * @return true-注册成功，false-失败
     */
    bool registry(const std::string &service_key, const std::string &service_value) {
        if (service_key.empty() || service_value.empty()) {
            LOG_ERROR("服务Key或Value不能为空！Key：{}，Value：{}", service_key, service_value);
            return false;
        }
        // 带租约写入Etcd：Key=服务标识，Value=访问地址
        auto resp = _client->put(service_key, service_value, _lease_id).get();
        if (resp.is_ok()) {
            LOG_INFO("服务注册成功！Etcd Key：{}，Value：{}", service_key, service_value);
            return true;
        } else {