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Golang实现gRPC的Proxy的原理解析

2024-04-02 19:55

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背景

gRPC是Google开始的一个RPC服务框架, 是英文全名为Google Remote Procedure Call的简称。

广泛的应用在有RPC场景的业务系统中,一些架构中将gRPC请求都经过一个gRPC服务代理节点或网关,进行服务的权限现在,限流,服务调用简化,增加请求统计等等诸多功能。

如下以Golang和gRPC为例,解析gRPC的转发原理。

gRPC Proxy原理

基本原理如下

基于如上原理描述,通过如下图所示,gRPC的客户端将所有的请求都发给gRPC Server Proxy,这个代理网关实现请求转发。

将gRPC Client的请求流转发到gRPC 服务实现的节点上。并将服务处理结果响应返回给客户端。

在这个图中的转发需要回答如下几个问题

简化的gRPC服务处理流程

在回答如下问题之前,我们先简单的分析一下gRPC服务器的实现原理和流程。

简化的注册服务处理器函数,启动gRPC服务,调用请求和执行数据流图如下所示:

详细的gRPC服务运行原理

第一步,定义和编写HelloWorld的IDL文件


syntax = "proto3";

package demoapi;


// HelloWorld Service
service HelloWorldService {
   rpc HelloWorld(HelloWorldRequest) returns (HelloWorldResponse){};
}

// Request message
message HelloWorldRequest {
   string  request = 1;
}

// Response message
message HelloWorldResponse {
   string respose = 1;
}

在这个简单的IDL中,定义了一个HelloWorldService的gRPC服务,这个服务中有一个HelloWorld方法。

第二步,编译IDL文件

将IDL的proto文件编译成helloworld.pb.go的gRPC代码文件。

生成的代码文件中,我们可以看到如下信息


// Hello World的客户端接口
type HelloWorldServiceClient interface {
    HelloWorld(ctx context.Context, in *HelloWorldRequest, opts ...grpc.CallOption) (*HelloWorldResponse, error)
}

// Hello World的服务端接口
type HelloWorldServiceServer interface {
    HelloWorld(context.Context, *HelloWorldRequest) (*HelloWorldResponse, error)
}

// HelloWorld的服务注册处理器函数Handler
func _HelloWorldService_HelloWorld_Handler(srv interface{}, ctx context.Context, dec func(interface{}) error, interceptor grpc.UnaryServerInterceptor) (interface{}, error) {
    in := new(HelloWorldRequest)
    if err := dec(in); err != nil {
        return nil, err
    }
    if interceptor == nil {
        return srv.(HelloWorldServiceServer).HelloWorld(ctx, in)
    }
    info := &grpc.UnaryServerInfo{
        Server:     srv,
        FullMethod: "/demoapi.HelloWorldService/HelloWorld",
    }
    handler := func(ctx context.Context, req interface{}) (interface{}, error) {
        return srv.(HelloWorldServiceServer).HelloWorld(ctx, req.(*HelloWorldRequest))
    }
    return interceptor(ctx, in, info, handler)
}

// gRPC服务注册的服务描述信息
// gRPC服务注册时,会建立以ServiceName为Key,Methods为Value的一个Map映射
// Methods中的Handler就是如上的服务处理Handler
var _HelloWorldService_serviceDesc = grpc.ServiceDesc{
    ServiceName: "demoapi.HelloWorldService",
    HandlerType: (*HelloWorldServiceServer)(nil),
    Methods: []grpc.MethodDesc{
        {
            MethodName: "HelloWorld",
            Handler:    _HelloWorldService_HelloWorld_Handler,
        },
    },
    Streams:  []grpc.StreamDesc{},
    Metadata: "demoapi/HelloWorld.proto",
}

如上代码中有如下几个关键信息需要解释

第三步,注册HelloWorld服务到gRPC的服务映射中

对应的注册代码如下


// 注册gRPC服务
func RegisterHelloWorldServiceServer(s *grpc.Server, srv HelloWorldServiceServer) {
    s.RegisterService(&_HelloWorldService_serviceDesc, srv)
}

// Server is a gRPC server to serve RPC requests.
type Server struct {
       // ...
    m      map[string]*service // service name -> service info
}

// gRPC service.go的服务注册
func (s *Server) register(sd *ServiceDesc, ss interface{}) {
    srv := &service{
        server: ss,
        md:     make(map[string]*MethodDesc),
        sd:     make(map[string]*StreamDesc),
        mdata:  sd.Metadata,
    }
    for i := range sd.Methods {
        d := &sd.Methods[i]
        srv.md[d.MethodName] = d
    }
    for i := range sd.Streams {
        d := &sd.Streams[i]
        srv.sd[d.StreamName] = d
    }
    s.m[sd.ServiceName] = srv
}

第四步,接收客户端gRPC请求并处理

在这一步中,会进行如下几个步骤和函数的调用,也会回答前面的第一个问题。

整体的数据流整理如下:

我们发现在gRPC框架代码中的handleStream存在两类服务,一类是已知服务 knownService, 第二类是unknownService

这两个有什么区别呢?

已知服务 knownService就是gRPC服务端代码注册到gRPC框架中的服务,叫做已知服务,其他没有注册的服务叫做未知服务。

为什么我们要提到这个未知服务unknownService呢?着就是我们实现gRPC服务代码的关键所在,是前面问题三的答案,

要实现gRPC服务代理,我们在创建grpc服务grpc.NewServer时,传递一个未知服务的handler,将未知服务的处理进行接管,然后通过注册的这个Handler实现gRPC代理转发的逻辑。

基于如下描述,gRPC代理的原理如下图所示:

gRPC Proxy的实现逻辑如下图所示:

gRPC 代理服务的关键代码如下所示:

服务端到客户端的转发


// 转发服务端的数据流到客户端
func (s *handler) forwardServerToClient(src grpc.ServerStream, dst grpc.ClientStream) chan error {
    ret := make(chan error, 1)
    go func() {
        f := &frame{}
        for i := 0; ; i++ {
            if err := src.RecvMsg(f); err != nil {
                ret <- err // this can be io.EOF which is happy case
                break
            }
            if err := dst.SendMsg(f); err != nil {
                ret <- err
                break
            }
        }
    }()
    return ret
}

客户端到服务端的转发


// 转发客户端的数据流到服务端
func (s *handler) forwardClientToServer(src grpc.ClientStream, dst grpc.ServerStream) chan error {
    ret := make(chan error, 1)
    go func() {
        f := &frame{}
        for i := 0; ; i++ {
            if err := src.RecvMsg(f); err != nil {
                ret <- err // this can be io.EOF which is happy case
                break
            }
            if i == 0 {
                // This is a bit of a hack, but client to server headers are only readable after first client msg is
                // received but must be written to server stream before the first msg is flushed.
                // This is the only place to do it nicely.
                md, err := src.Header()
                if err != nil {
                    ret <- err
                    break
                }
                if err := dst.SendHeader(md); err != nil {
                    ret <- err
                    break
                }
            }
            if err := dst.SendMsg(f); err != nil {
                ret <- err
                break
            }
        }
    }()
    return ret
}

参考材料

https://github.com/grpc/grpc

https://github.com/mwitkow/grpc-proxy

到此这篇关于Golang实现gRPC的Proxy的原理的文章就介绍到这了,更多相关Golang gRPC的Proxy的原理内容请搜索编程网以前的文章或继续浏览下面的相关文章希望大家以后多多支持编程网!

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