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。
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：
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
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