Go网络编程之RPC编程

RPC(Remote Procedure Call， 远程过程调用)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细节的应用程序通信协议。RPC协议构建于TCP或UDP，或者是HTTP之上，允许开发者直接调用另一台计算机上的程序，而开发者无需额外地为这个调用过程编写网络通信相关代码，使得开发包括网络分布式程序在内的应用程序更加容易。

RPC采用客户端—服务器(Client/Server)的工作模式。请求程序就是一个客户端(Client),而服务提供程序就是一个服务器(Server)。当执行一个远程过程调用时，客户端程序首先发送一个带有参数的调用信息到服务端，然后等待服务端响应。在服务端，服务进程保持睡眠状态直到客户端的调用信息到达为止。当一个调用信息到达时服务端获得进程参数，计算出结果，并向客户端发送应答信息，然后等待下一个调用。最后，客户端接收来自服务端的应答信息，获得进程结果，然后调用执行并继续执行。

Go语言中的RPC支持与处理

在Go中，标准库提供的net/rpc包实现了RPC协议需要的相关细节，开发者可以很方便地使用该包编写RPC服务端和客户端程序，这使得用Go语言开发的多个进程之间的通信变得非常简单。

net/rpc包允许RPC客户端程序通过网络或其他I/O连接调用一个远程对象的公开方法(必须是大写字母开头，可外部调用的)。在RPC服务端，可将一个对象注册为可访问的服务，之后该对象的公开方法就能够以远程的方法提供访问。一个RPC服务端可以注册多个不同类型的对象，但不允许注册同一类型的多个对象。

一个对象中只有满足如下这些条件的方法，才能被RPC服务端设置为可供远程访问：

• 必须是在对象外部可公开调用的方法（首字母大写）；

• 必须有两个参数，且参数的类型都必须是包外部可以访问的类型或者是Go内建支持的类型；

• 第二个参数必须是一个指针；

• 方法必须返回一个error类型的值。

以上4个条件，可以简单地调用如下一行代码调用：

在上面这行代码中，类型T、 T1 和 T2 默认会使用 Go 内置的 encoding/gob 包进行编码解码。

该方法（MethodName）的第一个参数表示由 RPC 客户端传入的参数，第二个参数表示要返回给RPC客户端的结果，该方法最后返回一个 error 类型的值。

RPC 服务端可以通过调用 rpc.ServeConn 处理单个连接请求。多数情况下，通过 TCP 或是 HTTP 在某个网络地址上进行监听来创建该服务是个不错的选择。

在 RPC 客户端， Go 的 net/rpc 包提供了便利的 rpc.Dial() 和 rpc.DialHTTP() 方法来与指定的 RPC 服务端建立连接。在建立连接之后， Go 的 net/rpc 包允许我们使用同步或者异步的方式接收 RPC 服务端的处理结果。调用 RPC 客户端的 Call() 方法则进行同步处理，这时候客户端程序按顺序执行，只有接收完 RPC 服务端的处理结果之后才可以继续执行后面的程序。当调用 RPC 客户端的 Go() 方法时，则可以进行异步处理， RPC 客户端程序无需等待服务端的结果即可执行后面的程序，而当接收到 RPC 服务端的处理结果时，再对其进行相应的处理。无论是调用 RPC 客户端的 Call() 或者是 Go() 方法，都必须指定要调用的服务及其方法名称，以及一个客户端传入参数的引用，还有一个用于接收处理结果参数的指针。

如果没有明确指定 RPC 传输过程中使用何种编码解码器，默认将使用 Go 标准库提供的encoding/gob 包进行数据传输。

RPC服务端与客户端交互的示例代码

rpcserver.go

package server
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
}

注册服务对象并启动该RPC服务的代码如下：

此时， RPC 服务端注册了一个Arith类型的对象及其公开方法Arith.Multiply()和Arith.Divide()供 RPC 客户端调用。 RPC 在调用服务端提供的方法之前，必须先与 RPC 服务端建立连接，如下列代码所示：

在建立连接之后， RPC 客户端可以调用服务端提供的方法。首先，我们来看同步调用程序顺序执行的方式：


此外，还可以以异步方式进行调用，具体代码如下：

Gob简介

Gob 是 Go 的一个序列化数据结构的编码解码工具，在 Go 标准库中内置encoding/gob包以供使用。一个数据结构使用 Gob 进行序列化之后，能够用于网络传输。与 JSON 或 XML 这种基于文本描述的数据交换语言不同， Gob 是二进制编码的数据流，并且 Gob 流是可以自解释的，它在保证高效率的同时，也具备完整的表达能力。

作为针对 Go 的数据结构进行编码和解码的专用序列化方法，这意味着 Gob 无法跨语言使用。在 Go 的net/rpc包中，传输数据所需要用到的编码解码器，默认就是 Gob。由于 Gob 仅局限于使用 Go 语言开发的程序，这意味着我们只能用 Go 的 RPC 实现进程间通信。然而，大多数时候，我们用 Go 编写的 RPC 服务端（或客户端），可能更希望它是通用的，与语言无关的，无论是Python 、 Java 或其他编程语言实现的 RPC 客户端，均可与之通信。

设计优雅的RPC接口

Go的net/rpc很灵活，它在数据传输前后实现了编码解码器的接口定义。这意味着，开发者可以自定义数据的传输方式以及RPC服务端和客户端的交互行为。

RPC提供的编码解码器接口如下：


接口ClientCodec定义了 RPC 客户端如何在一个 RPC 会话中发送请求和读取响应。客户端程序通过 WriteRequest() 方法将一个请求写入到 RPC 连接中，并通过 ReadResponseHeader()和 ReadResponseBody() 读取服务端的响应信息。当整个过程执行完毕后，再通过 Close() 方法来关闭该连接。

接口ServerCodec定义了 RPC 服务端如何在一个 RPC 会话中接收请求并发送响应。服务端程序通过 ReadRequestHeader() 和 ReadRequestBody() 方法从一个 RPC 连接中读取请求信息，然后再通过 WriteResponse() 方法向该连接中的 RPC 客户端发送响应。当完成该过程后，通过 Close() 方法来关闭连接。

通过实现上述接口，我们可以自定义数据传输前后的编码解码方式，而不仅仅局限于 Gob。同样，可以自定义RPC 服务端和客户端的交互行为。实际上， Go 标准库提供的net/rpc/json包，就是一套实现了rpc.ClientCodec和rpc.ServerCodec接口的 JSON-RPC 模块。