rpc 的使用

RPC 介绍

核心思想：

让调用远程服务像调用本地函数一样简单

// 本地函数调用
int result = local_add(1, 2);
// RPC 调用 - 看起来一样，但实际在远程执行
int result = remote_add(1, 2);  // 这个函数在另一台机器上执行

解决了分布式系统中的服务间通信，同时隐藏了网络通信的复杂性，提供了类型安全的远程调用

RPC 基本组件

一个完整的 RPC 系统通常包含以下三个层次：

1. 接口定义语言（IDL, Interface Definition Language）
   —— 描述服务方法和数据结构。
2. 数据序列化格式
   —— 将结构化数据转换为可传输的字节流。
3. 网络通信协议
   —— 负责请求/响应的传输、连接管理、错误处理等。

protobuf 能解决前两个问题，比如

// 定义接口
service UserService {		// 服务接口定义
    rpc GetUser(GetUserReq) returns (UserRsp);	// 远程方法定义
    rpc CreateUser(CreateUserReq) returns (UserRsp);
}
message GetUserReq { int32 user_id = 1; }

// Protobuf 提供序列化方法
GetUserReq request;
request.set_user_id(123);
std::string serialized_data = request.SerializeAsString();

// 反序列化
GetUserReq new_request;
new_request.ParseFromString(serialized_data);

而 rpc 框架通常能自己解决第三层网络协议

• RPC 系统分层

第一层：接口描述文件层（IDL Layer），通常用 .proto 来定义

// user_service.proto - 接口描述层
syntax = "proto3";

service UserService {
    rpc GetUser(GetUserRequest) returns (UserResponse);
    rpc CreateUser(CreateUserRequest) returns (UserResponse);
}

message GetUserRequest {
    int32 user_id = 1;
}

message UserResponse {
    int32 user_id = 1;
    string name = 2;
    string email = 3;
}

第二层：RPC 协议层（Protocol Layer），通常由 protoc.exe配合 RPC 的插件使用，生成的是比如 .grpc.pb.cc 和 .grpc.pb.h文件

// 由 protoc 生成的代码 - RPC 协议层
class UserService_Stub : public ::google::protobuf::Service {
public:
    // 客户端存根 - 封装调用细节
    void GetUser(::google::protobuf::RpcController* controller,
                const GetUserRequest* request,
                UserResponse* response,
                ::google::protobuf::Closure* done);
    
    // 服务端骨架 - 提供实现基类  
    virtual void GetUser(::google::protobuf::RpcController* controller,
                        const GetUserRequest* request,
                        UserResponse* response,
                        ::google::protobuf::Closure* done) = 0;
};

第三层：网络通信层（Transport Layer），这一层通常自己实现

// gRPC 网络通信层
class GrpcTransport {
public:
    // 建立连接
    bool Connect(const std::string& endpoint);
    // 发送请求
    bool SendRequest(const std::string& method_name, 
                    const std::string& serialized_data);
    // 接收响应
    std::string ReceiveResponse();
    // 处理网络错误、超时、重试等
    void HandleErrors();
};

使用 grpc + protobuf 的完整流程

Protocol Buffers 是一种接口定义语言（IDL）和高效的序列化框架，它提供了跨语言的数据结构和服务接口定义能力。

Protocol Buffers = 
├── 接口定义语言 (IDL)    // 定义数据结构和服务契约
└── 序列化框架           // 提供高效的二进制序列化

gRPC 是基于 Protobuf 构建的一个高性能 RPC 框架，基于 HTTP/2 协议构建，但不仅仅 “协议” 本身，而是一个 “面向服务的通信框架”。专为微服务设计。

层级	技术
传输层	TCP
应用层协议	HTTP/2
序列化格式	Protocol Buffers
RPC 框架	gRPC（封装了上述三层）

而 Protobuf 本身还可以作为许多其他系统（如消息队列、API 网关、配置管理等）的基础数据定义格式，基础用法如下：

1. 用 .proto 定义接口以后，
2. 使用 .protoc 配合对应框架的插件直接生成代码
3. 将代码代码添加进项目中，在项目中直接使用生成的类。

步骤 1：编写 .proto 文件（定义服务契约）

首先序列化生成数据结构（.proto文件不依赖任何特定编程语言），通常写作：

syntax = "proto3";
package example;

service Calculator {
  rpc Add(AddRequest) returns (AddResponse);
}

message AddRequest { int32 a = 1; int32 b = 2; }
message AddResponse { int32 result = 1; }

步骤 2：用 protoc 生成代码

protoc --cpp_out=. calculator.proto -> calculator.pb.h, calculator.pb.cc

再利用插件生成 grpc 服务框架（插件保证了 protobuf 可以为不同用途生成不同代码）

protoc --grpc_out=. --plugin=protoc-gen-grpc=grpc_cpp_plugin.exe calculator.proto 
-> calculator.grpc.pb.h, calculator.grpc.pb.cc

输出文件：

• calculator.pb.h/cc → 数据结构
• calculator.grpc.pb.h/cc →服务接口（Stub + Service）

步骤 3 ：在项目中使用生成代码：

客户端：通过 Stub 发起远程调用；

服务端：继承 Service 类并实现具体方法；