Go语言RPC(模拟远程过程调用)

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服务器开发中会使用RPC(Remote Procedure Call,远程过程调用)简化进程间通信的过程。RPC 能有效地封装通信过程,让远程的数据收发通信过程看起来就像本地的函数调用一样。

本例中,使用通道代替 Socket 实现 RPC 的过程。客户端与服务器运行在同一个进程,服务器和客户端在两个 goroutine 中运行。

我们先给出完整代码,然后再详细分析每一个部分。
package main

import (
    "errors"
    "fmt"
    "time"
)

// 模拟RPC客户端的请求和接收消息封装
func RPCClient(ch chan string, req string) (string, error) {

    // 向服务器发送请求
    ch <- req

    // 等待服务器返回
    select {
    case ack := <-ch: // 接收到服务器返回数据
        return ack, nil
    case <-time.After(time.Second): // 超时
        return "", errors.New("Time out")
    }
}

// 模拟RPC服务器端接收客户端请求和回应
func RPCServer(ch chan string) {
    for {
        // 接收客户端请求
        data := <-ch

        // 打印接收到的数据
        fmt.Println("server received:", data)

        // 反馈给客户端收到
        ch <- "roger"
    }
}

func main() {

    // 创建一个无缓冲字符串通道
    ch := make(chan string)

    // 并发执行服务器逻辑
    go RPCServer(ch)

    // 客户端请求数据和接收数据
    recv, err := RPCClient(ch, "hi")
    if err != nil {
        // 发生错误打印
        fmt.Println(err)
    } else {
        // 正常接收到数据
        fmt.Println("client received", recv)
    }

}

客户端请求和接收封装

下面的代码封装了向服务器请求数据,等待服务器返回数据,如果请求方超时,该函数还会处理超时逻辑。

模拟 RPC 的代码:
// 模拟RPC客户端的请求和接收消息封装
func RPCClient(ch chan string, req string) (string, error) {

    // 向服务器发送请求
    ch <- req

    // 等待服务器返回
    select {
    case ack := <-ch:  // 接收到服务器返回数据
        return ack, nil
    case <-time.After(time.Second):  // 超时
        return "", errors.New("Time out")
    }
}
代码说明如下:
  • 第 5 行,模拟 socket 向服务器发送一个字符串信息。服务器接收后,结束阻塞执行下一行。
  • 第 8 行,使用 select 开始做多路复用。注意,select 虽然在写法上和 switch 一样,都可以拥有 case 和 default。但是 select 关键字后面不接任何语句,而是将要复用的多个通道语句写在每一个 case 上,如第 9 行和第 11 行所示。
  • 第 11 行,使用了 time 包提供的函数 After(),从字面意思看就是多少时间之后,其参数是 time 包的一个常量,time.Second 表示 1 秒。time.After 返回一个通道,这个通道在指定时间后,通过通道返回当前时间。
  • 第 12 行,在超时时,返回超时错误。

RPCClient() 函数中,执行到 select 语句时,第 9 行和第 11 行的通道操作会同时开启。如果第 9 行的通道先返回,则执行第 10 行逻辑,表示正常接收到服务器数据;如果第 11 行的通道先返回,则执行第 12 行的逻辑,表示请求超时,返回错误。

服务器接收和反馈数据

服务器接收到客户端的任意数据后,先打印再通过通道返回给客户端一个固定字符串,表示服务器已经收到请求。
// 模拟RPC服务器端接收客户端请求和回应
func RPCServer(ch chan string) {
    for {
        // 接收客户端请求
        data := <-ch

        // 打印接收到的数据
        fmt.Println("server received:", data)

        //向客户端反馈已收到
        ch <- "roger"
    }
}
代码说明如下:
  • 第 3 行,构造出一个无限循环。服务器处理完客户端请求后,通过无限循环继续处理下一个客户端请求。
  • 第 5 行,通过字符串通道接收一个客户端的请求。
  • 第 8 行,将接收到的数据打印出来。
  • 第 11 行,给客户端反馈一个字符串。

运行整个程序,客户端可以正确收到服务器返回的数据,客户端 RPCClient() 函数的代码按下面代码中加粗部分的分支执行。
// 等待服务器返回
select {
case ack := <-ch:  // 接收到服务器返回数据
    return ack, nil
case <-time.After(time.Second):  // 超时
    return "", errors.New("Time out")
}
程序输出如下:
server received: hi
client received roger

模拟超时

上面的例子虽然有客户端超时处理,但是永远不会触发,因为服务器的处理速度很快,也没有真正的网络延时或者“服务器宕机”的情况。因此,为了展示 select 中超时的处理,在服务器逻辑中增加一条语句,故意让服务器延时处理一段时间,造成客户端请求超时,代码如下:
// 模拟RPC服务器端接收客户端请求和回应
func RPCServer(ch chan string) {
    for {
        // 接收客户端请求
        data := <-ch

        // 打印接收到的数据
        fmt.Println("server received:", data)

        // 通过睡眠函数让程序执行阻塞2秒的任务
        time.Sleep(time.Second * 2)

        // 反馈给客户端收到
        ch <- "roger"
    }
}
第 11 行中,time.Sleep() 函数会让 goroutine 执行暂停 2 秒。使用这种方法模拟服务器延时,造成客户端超时。客户端处理超时 1 秒时通道就会返回:
// 等待服务器返回
select {
case ack := <-ch:  // 接收到服务器返回数据
    return ack, nil
case <-time.After(time.Second):  // 超时
    return "", errors.New("Time out")
}
上面代码中,加黑部分的代码就会被执行。

主流程

主流程中会创建一个无缓冲的字符串格式通道。将通道传给服务器的 RPCServer() 函数,这个函数并发执行。使用 RPCClient() 函数通过 ch 对服务器发出 RPC 请求,同时接收服务器反馈数据或者等待超时。参考下面代码:
func main() {

    // 创建一个无缓冲字符串通道
    ch := make(chan string)

    // 并发执行服务器逻辑
    go RPCServer(ch)

    // 客户端请求数据和接收数据
    recv, err := RPCClient(ch, "hi")
    if err != nil {
            // 发生错误打印
        fmt.Println(err)
    } else {
            // 正常接收到数据
        fmt.Println("client received", recv)
    }

}
代码说明如下:
  • 第 4 行,创建无缓冲的字符串通道,这个通道用于模拟网络和 socke t概念,既可以从通道接收数据,也可以发送。
  • 第 7 行,并发执行服务器逻辑。服务器一般都是独立进程的,这里使用并发将服务器和客户端逻辑同时在一个进程内运行。
  • 第 10 行,使用 RPCClient() 函数,发送“hi”给服务器,同步等待服务器返回。
  • 第 13 行,如果通信过程发生错误,打印错误。
  • 第 16 行,正常接收时,打印收到的数据。