Go语言RPC协议：远程过程调用

Go语言中 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进行。

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 的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是其他 I/O 连接调用一个远端对象的公开方法（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式提供访问。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，可以简单地用如下一行代码表示：

func (t *T) MethodName(argType T1, replyType *T2) error

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。关于 encoding/gob 包的内容，稍后我们将会对其进行介绍。

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。

接下来，我们来看一组 RPC 服务端和客户端交互的示例程序。下面的代码是 RPC 服务端程序。

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
}

注册服务对象并开启该 RPC 服务的代码如下：

arith := new(Arith)
rpc.Register(arith)
rpc.HandleHTTP()
l, e := net.Listen("tcp", ":1234")
if e != nil {
    log.Fatal("listen error:", e)
}
go http.Serve(l, nil)

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：

client, err := rpc.DialHTTP("tcp", serverAddress + ":1234")
if err != nil {
    log.Fatal("dialing:", err)
}

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：

args := &server.Args{7,8}
var reply int
err = client.Call("Arith.Multiply", args, &reply)
if err != nil {
    log.Fatal("arith error:", err)
}
fmt.Printf("Arith: %d*%d=%d", args.A, args.B, reply)

此外，还可以以异步方式进行调用，具体代码如下：

quotient := new(Quotient)
divCall := client.Go("Arith.Divide", args, &quotient, nil)
replyCall := <-divCall.Done