一个基于protocol buffer的RPC实现

Protocol Buffer仅仅是提供了一套序列化和反序列化结构数据的机制，本身不具有RPC功能，但是可以基于其实现一套RPC框架。

Services

protocol buffer的Services类型是专门用来给RPC实现定义服务用的。

定义示例如下：

service SearchService {
  rpc Search (SearchRequest) returns (SearchResponse);
}

Search是方法名，SearchRequest是参数，SearchResponse是返回类型，SearchRequest、SearchResponse分别都是预先定义的Message类型。这个Service经过编译后会生成一个SearchService类和其对应的stub实现SearchService_Stub。SearchService_Stub把调用都转给RpcChannel处理，RpcChannel是一个接口类，RPC系统中一般自己重载RpcChannel，例如你可以在重载类中把调用请求序列化后通过网络传输到服务端。然后客户端就可以像下面的代码一样进行RPC调用了：

using google::protobuf;
protobuf::RpcChannel* channel;
protobuf::RpcController* controller;
SearchService* service;
SearchRequest request;
SearchResponse response;
void DoSearch() {
  // You provide classes MyRpcChannel and MyRpcController, which implement
  // the abstract interfaces protobuf::RpcChannel and protobuf::RpcController.
  channel = new MyRpcChannel("somehost.example.com:1234");
  controller = new MyRpcController;
  // The protocol compiler generates the SearchService class based on the
  // definition given above.
  service = new SearchService::Stub(channel);
  // Set up the request.
  request.set_query("protocol buffers");

  // Execute the RPC.

  service->Search(controller, request, response, protobuf::NewCallback(&Done));

}

void Done() {

  delete service;

  delete channel;

  delete controller;

}

服务端这边要实现Service接口，就是负责具体RPC函数的实现。并且在一网络接口上监听请求，处理请求，反序列化收到的网络数据后转调到这个函数的实现，之后把返回值序列化发回客户端作为调用结果。像下面的代码：

using google::protobuf;

class ExampleSearchService : public SearchService {

public:

  void Search(protobuf::RpcController* controller,

              const SearchRequest* request,

              SearchResponse* response,

              protobuf::Closure* done) {

    if (request->query() == "google") {

      response->add_result()->set_url("http://www.google.com");

    } else if (request->query() == "protocol buffers") {

      response->add_result()->set_url("http://protobuf.googlecode.com");

    }

    done->Run();

  }

};

int main() {

  // You provide class MyRpcServer.  It does not have to implement any

  // particular interface; this is just an example.

  MyRpcServer server;

  protobuf::Service* service = new ExampleSearchService;

  server.ExportOnPort(1234, service);

  server.Run();

  delete service;

  return 0;

}

一个RPC实现

代码在这（https://github.com/persistentsnail/easy_pb_rpc）

协议

package RPC;
option cc_generic_services = true;
message RpcRequestData {
    required uint32 service_id = 1;    // 对应Service
    required uint32 method_id = 2;      // 对应Service中的函数
    required uint32 call_id = 3;        // 对应本次调用（可能同一函数短时间有多次请求调用）
    required bytes content = 4;       // 对应已经序列化了的函数参数Message
}
message RpcResponseData {
    required uint32 call_id = 1;       // 对应请求的call_id                                           

    required bytes content = 2;        // 对应已经序列化了的返回值Message
}

RPC请求是RpcRequestData Message，返回是RpcResponseData Message。service_id定义在一个配置文件services.cfg中，一个service_id对应一个服务名字，由服务端客户端共享，在程序启动时初始化一个一一映射的map。（这样的实现不太好，后面会提到）。在网络上传递的数据格式比较简单：

| Length of Encoding Binary Data (unsigned int) | RpcRequestData or RpcResponseData |。

客户端

支持RPC同步异步调用，例如：

void Foo(::google ::protobuf:: RpcController* controller ,

const ::FooRequest * request,

                       :: FooResponse* response ,

                       :: google::protobuf ::Closure* done);

以回调参数Closure为准，若为NULL则是同步调用，反之异步回调之。内部实现上创建了一个底层工作线程，重载的RpcChannel实现把每次调用结构化一个一个msg放到msg queue中，工作线程从msg queue中取msg处理，具体来说就是把msg序列化通过网络接口把请求传出去。逻辑上一个RpcChannel实例代表一个网络连接，所以可以重复使用一个RpcChannel对象。下面是同步调用一个EchoService的Foo方法的客户端代码示例：

RpcClient client ;

RpcChannel channel(&client , "127.0.0.1:18669");

EchoService::Stub echo_clt(& channel);

FooRequest request ;

request.set_text ("test1");

request.set_times (1);

FooResponse response ;

RpcController controller ;

echo_clt.Foo (&controller, & request, &response , NULL);

RpcClient管理所有连接会话，管理消息队列，工作线程，只需要一个实例对象，RpcChannel 使用RpcClient完成连接和转调。

服务端

首先注册服务，就是创建Service的实现类对象，放到容器里面。然后在一个网络端口上监听连接，解析网络数据包，根据不同请求在服务容器里面找合适的service调用相应method。实现的比较简单，一个单线程服务器，同时只能处理一个请求。一个提供EchoService服务的server代码看起来是这样：

EchoServiceImpl *impl = new EchoServiceImpl();

RpcServer rpc_server ;

rpc_server.RegisterService (impl);

rpc_server.Start ();

服务端客户端网络数据处理使用的都是libevent。

一些protocol buffer的细节

1. 之前用到了service_id，要在双端同时维护一份service id和name互相对应的配置文件，不利于部署和更新。protocol buffer可以通过DescriptorPool自省出自己有哪些服务和方法的，可以参见http://www.cnblogs.com/Solstice/archive/2011/04/03/2004458.html。所以在定义协议的时候可以直接用service name而不是id，而那份配置文件自然也不需要。客户端用服务名字做一个RPC请求，服务端通过名字判断是否自己存在这个服务。相应的method_id也可以考虑用method name。但是用id也是有好处，id是数值类型使用的Base 128 Varints变长编码比字符串表示的name生成的数据包更小，另外数值做的哈希应该比DescriptorPool通过名字查找服务类更快。

2.应该充分使用protocol buffer错误处理方式，那就是使用RpcController 来做错误跟踪。

3.协议字段类型多使用optional，因为required字段是必须有数据的，相反optional却不一定需要，如果没有就是一个默认值。optional类型通常用来升级协议，比如一个Message添加了一个新的optinal字段，以前使用老的Message格式的代码序列出来的Message仍然能够被使用新的Message格式的代码正确解析，因为optional字段不存在，他会使用默认值；类似的，使用新的Message格式的代码序列出来的Message也能够被使用老的Message格式的代码正确解析，因为他会忽略不认识的字段，而且他不丢掉这个字段，也就是这个Message还能被继续正确的传输。