gRPC 使用 protobuf 构建微服务

微服务架构

单一的代码库

以前使用 Laravel 做 Web 项目时，是根据 MVC 去划分目录结构的，即 Controller 层处理业务逻辑，Model 层处理数据库的 CURD，View 层处理数据渲染与页面交互。以及 MVP、MVVM 都是将整个项目的代码是集中在一个代码库中，进行业务处理。这种单一聚合代码的方式在前期实现业务的速度很快，但在后期会暴露很多问题：

• 开发与维护困难：随着业务复杂度的增加，代码的耦合度往往会变高，多个模块相互耦合后不易横向扩展
• 效率和可靠性低：过大的代码量将降低响应速度，应用潜在的安全问题也会累积

拆分的代码库

微服务是一种软件架构，它将一个大且聚合的业务项目拆解为多个小且独立的业务模块，模块即服务，各服务间使用高效的协议（protobuf、JSON 等）相互调用即是 RPC。这种拆分代码库的方式有以下特点：

• 每个服务应作为小规模的、独立的业务模块在运行，类似 Unix 的 Do one thing and do it well
• 每个服务应在进行自动化测试和（分布式）部署时，不影响其他服务
  每个服务内部进行细致的错误检查和处理，提高了健壮性

二者对比

本质上，二者只是聚合与拆分代码的方式不同。

参考： 微服务架构的优势与不足

构建微服务

UserInfoService 微服务

接下来创建一个处理用户信息的微服务：UserInfoService，客户端通过 name 向服务端查询用户的年龄、职位等详细信息，需先安装 gRPC 与 protoc 编译器：

go get -u google.golang.org/grpc

go get -u github.com/golang/protobuf/protoc-gen-go

目录结构

├── proto

│   ├── user.proto      // 定义客户端请求、服务端响应的数据格式

│   └── user.pb.go      // protoc 为 gRPC 生成的读写数据的函数

├── server.go           // 实现微服务的服务端

└── client.go           // 调用微服务的客户端

调用流程

Protobuf 协议

每个微服务有自己独立的代码库，各自之间在通信时需要高效的协议，要遵循一定的数据结构来解析和编码要传输的数据，在微服务中常使用 protobuf 来定义。

Protobuf（protocal buffers）是谷歌推出的一种二进制数据编码格式，相比 XML 和 JSON 的文本数据编码格式更有优势：

• 读写更快、文件体积更小
• 它没有 XML 的标签名或 JSON 的字段名，更为轻量， 更多参考 。

语言中立

只需定义一份 .proto 文件，即可使用各语言对应的 protobuf 编译器对其编译，生成的文件中有对 message 编码、解码的函数。

对于 JSON

• 在 PHP 中需使用 json_encode() 和 json_decode() 去编解码，在 Golang 中需使用 json 标准库的 Marshal() 和 Unmarshal() … 每次解析和编码比较繁琐
• 优点：可读性好、开发成本低
• 缺点：相比 protobuf 的读写速度更慢、存储空间更多

对于 Protobuf

• .proto 可生成 .php 或 *.pb.go … 在项目中可直接引用该文件中编译器生成的编码、解码函数
• 优点：高效轻量、一处定义多处使用
• 缺点：可读性差、开发成本高

定义微服务的 user.proto 文件

syntax = "proto3"; // 指定语法格式，注意 proto3 不再支持 proto2 的 required 和 optional

package proto;      // 指定生成的 user.pb.go 的包名，防止命名冲突





// service 定义开放调用的服务，即 UserInfoService 微服务

service UserInfoService {

// rpc 定义服务内的 GetUserInfo 远程调用

rpc GetUserInfo (UserRequest) returns (UserResponse) {

}

}





// message 对应生成代码的 struct

// 定义客户端请求的数据格式

message UserRequest {

// [修饰符] 类型 字段名 = 标识符;

string name = 1;

}





// 定义服务端响应的数据格式

message UserResponse {

int32 id = 1;

string name = 2;

int32 age = 3;

repeated string title = 4;  // repeated 修饰符表示字段是可变数组，即 slice 类型

} 

编译 user.proto 文件

# protoc 编译器的 grpc 插件会处理 service 字段定义的 UserInfoService

# 使 service 能编码、解码 message

$ protoc -I . --go_out=plugins=grpc:. ./user.proto

生成 user.pb.go

package proto



import (

context "golang.org/x/net/context"

grpc "google.golang.org/grpc"

)



// 请求结构

type UserRequest struct {

Name string `protobuf:"bytes,1,opt,name=name" json:"name,omitempty"`

}



// 为字段自动生成的 Getter

func (m *UserRequest) GetName() string {

if m != nil {

    return m.Name

}

return ""

}



// 响应结构

type UserResponse struct {

Id    int32    `protobuf:"varint,1,opt,name=id" json:"id,omitempty"`

Name  string   `protobuf:"bytes,2,opt,name=name" json:"name,omitempty"`

Age   int32    `protobuf:"varint,3,opt,name=age" json:"age,omitempty"`

Title []string `protobuf:"bytes,4,rep,name=title" json:"title,omitempty"`

}

// ...



// 客户端需实现的接口

type UserInfoServiceClient interface {

GetUserInfo(ctx context.Context, in *UserRequest, opts ...grpc.CallOption) (*UserResponse, error)

}





// 服务端需实现的接口

type UserInfoServiceServer interface {

GetUserInfo(context.Context, *UserRequest) (*UserResponse, error)

}



// 将微服务注册到 grpc 

func RegisterUserInfoServiceServer(s *grpc.Server, srv UserInfoServiceServer) {

s.RegisterService(&_UserInfoService_serviceDesc, srv)

}

// 处理请求

func _UserInfoService_GetUserInfo_Handler(srv interface{}, ctx context.Context, dec func(interface{}) error, interceptor grpc.UnaryServerInterceptor) (interface{}, error) {...} 

服务端实现微服务

实现流程

代码参考

package main

import (...)



// 定义服务端实现约定的接口

type UserInfoService struct{}

var u = UserInfoService{}



// 实现 interface

func (s *UserInfoService) GetUserInfo(ctx context.Context, req *pb.UserRequest) (resp *pb.UserResponse, err error) {

name := req.Name



// 模拟在数据库中查找用户信息

// ...

if name == "wuYin" {

    resp = &pb.UserResponse{

        Id:    233,

        Name:  name,

        Age:   20,

        Title: []string{"Gopher", "PHPer"}, // repeated 字段是 slice 类型

    }

}

err = nil

return

}



func main() {

port := ":2333"

l, err := net.Listen("tcp", port)

if err != nil {

    log.Fatalf("listen error: %v/n", err)

}

fmt.Printf("listen %s/n", port)

s := grpc.NewServer()



// 将 UserInfoService 注册到 gRPC

// 注意第二个参数 UserInfoServiceServer 是接口类型的变量

// 需要取地址传参

pb.RegisterUserInfoServiceServer(s, &u)

s.Serve(l)

} 

运行监听：

客户端调用

实现流程

代码参考

package main

import (...)



func main() {

conn, err := grpc.Dial(":2333", grpc.WithInsecure())

if err != nil {

    log.Fatalf("dial error: %v/n", err)

}

defer conn.Close()



// 实例化 UserInfoService 微服务的客户端

client := pb.NewUserInfoServiceClient(conn)



// 调用服务

req := new(pb.UserRequest)

req.Name = "wuYin"

resp, err := client.GetUserInfo(context.Background(), req)

if err != nil {

    log.Fatalf("resp error: %v/n", err)

}



fmt.Printf("Recevied: %v/n", resp)

} 

运行调用成功：

总结

在上边 UserInfoService 微服务的实现过程中，会发现每个微服务都需要自己管理服务端监听端口，客户端连接后调用，当有很多个微服务时端口的管理会比较麻烦，相比 gRPC，go-micro 实现了服务发现（Service Discovery）来方便的管理微服务，下节将随服务的 Docker 化一起学习。 如果你想和更多微服务技术专家交流，可以加我微信liyingjiese，备注『加群』。群里每周都有全球各大公司的最佳实践以及行业最新动态 。

原文链接： https://wuyin.io/2018/05/02/pr ... lang/