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前言介绍入门protoserverclient流方式protoserverclient验证器protoToken 认证认证函数：拦截器：初始化：实现接口：连接：单向证书认证生成证书gRPC 代码双向证书认证生成带 SAN 的证书gRPC 代码Python 客户端总结前言
gRPC>
作为一名程序员，学就对了。
之前用 Python 写过一些 gRPC 服务，现在准备用 Go 来感受一下原汁原味的 gRPC 程序开发。
本文的特点是直接用代码说话，通过开箱即用的完整代码，来介绍 gRPC 的各种使用方法。
代码已经上传到 GitHub，下面正式开始。
介绍
gRPC 是 Google 公司基于 Protobuf 开发的跨语言的开源 RPC 框架。gRPC 基于 HTTP/2 协议设计，可以基于一个 HTTP/2 链接提供多个服务，对于移动设备更加友好。
入门
首先来看一个最简单的>
proto
syntax = "proto3";
package proto;
// The greeting service definition.
service Greeter {
// Sends a greeting
rpc SayHello (HelloRequest) returns (HelloReply) {}
}
// The request message containing the user's name.
message HelloRequest {
string name = 1;
}
// The response message containing the greetings
message HelloReply {
string message = 1;
}
使用 protoc-gen-go 内置的 gRPC 插件生成 gRPC 代码：
protoc --go_out=plugins=grpc:. helloworld.proto
执行完这个命令之后，会在当前目录生成一个 helloworld.pb.go 文件，文件中分别定义了服务端和客户端的接口：
// For semantics around ctx use and closing/ending streaming RPCs, please refer to https://godoc.org/google.golang.org/grpc#ClientConn.NewStream.
type GreeterClient interface {
// Sends a greeting
SayHello(ctx context.Context, in *HelloRequest, opts ...grpc.CallOption) (*HelloReply, error)
}
// GreeterServer is the server API for Greeter service.
type GreeterServer interface {
// Sends a greeting
SayHello(context.Context, *HelloRequest) (*HelloReply, error)
}
接下来就是写服务端和客户端的代码，分别实现对应的接口。
server
package main
import (
"context"
"fmt"
"grpc-server/proto"
"log"
"net"
"google.golang.org/grpc"
"google.golang.org/grpc/reflection"
)
type greeter struct {
}
func (*greeter) SayHello(ctx context.Context, req *proto.HelloRequest) (*proto.HelloReply, error) {
fmt.Println(req)
reply := &proto.HelloReply{Message: "hello"}
return reply, nil
}
func main() {
lis, err := net.Listen("tcp", ":50051")
if err != nil {
log.Fatalf("failed to listen: %v", err)
}
server := grpc.NewServer()
// 注册 grpcurl 所需的 reflection 服务
reflection.Register(server)
// 注册业务服务
proto.RegisterGreeterServer(server, &greeter{})
fmt.Println("grpc server start ...")
if err := server.Serve(lis); err != nil {
log.Fatalf("failed to serve: %v", err)
}
}
client
package main
import (
"context"
"fmt"
"grpc-client/proto"
"log"
"google.golang.org/grpc"
)
func main() {
conn, err := grpc.Dial("localhost:50051", grpc.WithInsecure())
if err != nil {
log.Fatal(err)
}
defer conn.Close()
client := proto.NewGreeterClient(conn)
reply, err := client.SayHello(context.Background(), &proto.HelloRequest{Name: "zhangsan"})
if err != nil {
log.Fatal(err)
}
fmt.Println(reply.Message)
}
这样就完成了最基础的 gRPC 服务的开发，接下来我们就在这个「基础模板」上不断丰富，学习更多特性。
流方式
接下来看看流的方式，顾名思义，数据可以源源不断的发送和接收。
流的话分单向流和双向流，这里我们直接通过双向流来举例。
proto
service Greeter {
// Sends a greeting
rpc SayHello (HelloRequest) returns (HelloReply) {}
// Sends stream message
rpc SayHelloStream (stream HelloRequest) returns (stream HelloReply) {}
}
增加一个流函数 SayHelloStream，通过 stream 关键词来指定流特性。
需要重新生成 helloworld.pb.go 文件，这里不再多说。
server
func (*greeter) SayHelloStream(stream proto.Greeter_SayHelloStreamServer) error {
for {
args, err := stream.Recv()
if err != nil {
if err == io.EOF {
return nil
}
return err
}
fmt.Println("Recv: " + args.Name)
reply := &proto.HelloReply{Message: "hi " + args.Name}
err = stream.Send(reply)
if err != nil {
return err
}
}
}
在「基础模板」上增加 SayHelloStream 函数，其他都不需要变。
client
client := proto.NewGreeterClient(conn)
// 流处理
stream, err := client.SayHelloStream(context.Background())
if err != nil {
log.Fatal(err)
}
// 发送消息
go func() {
for {
if err := stream.Send(&proto.HelloRequest{Name: "zhangsan"}); err != nil {
log.Fatal(err)
}
time.Sleep(time.Second)
}
}()
// 接收消息
for {
reply, err := stream.Recv()
if err != nil {
if err == io.EOF {
break
}
log.Fatal(err)
}
fmt.Println(reply.Message)
}
通过一个 goroutine 发送消息，主程序的 for 循环接收消息。
执行程序会发现，服务端和客户端都不断有打印输出。
验证器
接下来是验证器，这个需求是很自然会想到的，因为涉及到接口之间的请求，那么对参数进行适当的校验是很有必要的。
在这里我们使用>
先安装：
go get github.com/mwitkow/go-proto-validators/protoc-gen-govalidators go get github.com/grpc-ecosystem/go-grpc-middleware
接下来修改 proto 文件：
proto
import "github.com/mwitkow/go-proto-validators@v0.3.2/validator.proto";
message HelloRequest {
string name = 1 [
(validator.field) = {regex: "^[z]{2,5}$"}
];
}
在这里对 name 参数进行校验，需要符合正则的要求才可以正常请求。
还有其他验证规则，比如对数字大小进行验证等，这里不做过多介绍。
接下来生成 *.pb.go 文件：
protoc
--proto_path=${GOPATH}/pkg/mod
--proto_path=${GOPATH}/pkg/mod/github.com/gogo/protobuf@v1.3.2
--proto_path=.
--govalidators_out=. --go_out=plugins=grpc:.
*.proto
执行成功之后，目录下会多一个 helloworld.validator.pb.go 文件。
这里需要特别注意一下，使用之前的简单命令是不行的，需要使用多个 proto_path 参数指定导入 proto 文件的目录。
官方给了两种依赖情况，一个是 google protobuf，一个是 gogo protobuf。我这里使用的是第二种。
即使使用上面的命令，也有可能会遇到这个报错：
Import "github.com/mwitkow/go-proto-validators/validator.proto" was not found or had errors
但不要慌，大概率是引用路径的问题，一定要看好自己的安装版本，以及在 GOPATH 中的具体路径。
最后是服务端代码改造：
引入包：
grpc_middleware "github.com/grpc-ecosystem/go-grpc-middleware" grpc_validator "github.com/grpc-ecosystem/go-grpc-middleware/validator"
然后在初始化的时候增加验证器功能：
server := grpc.NewServer( grpc.UnaryInterceptor( grpc_middleware.ChainUnaryServer( grpc_validator.UnaryServerInterceptor(), ), ), grpc.StreamInterceptor( grpc_middleware.ChainStreamServer( grpc_validator.StreamServerInterceptor(), ), ), )
启动程序之后，我们再用之前的客户端代码来请求，会收到报错：
2021/10/11 18:32:59 rpc error: code = InvalidArgument desc = invalid field Name: value 'zhangsan' must be a string conforming to regex "^[z]{2,5}$"
exit status 1
因为 name: zhangsan 是不符合服务端正则要求的，但是如果传参 name: zzz，就可以正常返回了。
Token>
终于到认证环节了，先看 Token 认证方式，然后再介绍证书认证。
先改造服务端，有了上文验证器的经验，那么可以采用同样的方式，写一个拦截器，然后在初始化 server 时候注入。
认证函数：
func Auth(ctx context.Context) error {
md, ok := metadata.FromIncomingContext(ctx)
if !ok {
return fmt.Errorf("missing credentials")
}
var user string
var password string
if val, ok := md["user"]; ok {
user = val[0]
}
if val, ok := md["password"]; ok {
password = val[0]
}
if user != "admin" || password != "admin" {
return grpc.Errorf(codes.Unauthenticated, "invalid token")
}
return nil
}
metadata.FromIncomingContext 从上下文读取用户名和密码，然后和实际数据进行比较，判断是否通过认证。
拦截器：
var authInterceptor grpc.UnaryServerInterceptor
authInterceptor = func(
ctx context.Context, req interface{}, info *grpc.UnaryServerInfo, handler grpc.UnaryHandler,
) (resp interface{}, err error) {
//拦截普通方法请求，验证 Token
err = Auth(ctx)
if err != nil {
return
}
// 继续处理请求
return handler(ctx, req)
}
初始化：
server := grpc.NewServer( grpc.UnaryInterceptor( grpc_middleware.ChainUnaryServer( authInterceptor, grpc_validator.UnaryServerInterceptor(), ), ), grpc.StreamInterceptor( grpc_middleware.ChainStreamServer( grpc_validator.StreamServerInterceptor(), ), ), )
除了上文的验证器，又多了 Token 认证拦截器 authInterceptor。
最后是客户端改造，客户端需要实现 PerRPCCredentials 接口。
type PerRPCCredentials interface {
// GetRequestMetadata gets the current request metadata, refreshing
// tokens if required. This should be called by the transport layer on
// each request, and the data should be populated in headers or other
// context. If a status code is returned, it will be used as the status
// for the RPC. uri is the URI of the entry point for the request.
// When supported by the underlying implementation, ctx can be used for
// timeout and cancellation.
// TODO(zhaoq): Define the set of the qualified keys instead of leaving
// it as an arbitrary string.
GetRequestMetadata(ctx context.Context, uri ...string) (
map[string]string, error,
)
// RequireTransportSecurity indicates whether the credentials requires
// transport security.
RequireTransportSecurity() bool
}
GetRequestMetadata 方法返回认证需要的必要信息，RequireTransportSecurity 方法表示是否启用安全链接，在生产环境中，一般都是启用的，但为了测试方便，暂时这里不启用了。
实现接口：
type Authentication struct {
User string
Password string
}
func (a *Authentication) GetRequestMetadata(context.Context, ...string) (
map[string]string, error,
) {
return map[string]string{"user": a.User, "password": a.Password}, nil
}
func (a *Authentication) RequireTransportSecurity() bool {
return false
}
连接：
conn, err := grpc.Dial("localhost:50051", grpc.WithInsecure(), grpc.WithPerRPCCredentials(&auth))
好了，现在我们的服务就有 Token 认证功能了。如果用户名或密码错误，客户端就会收到：
2021/10/11 20:39:35 rpc error: code = Unauthenticated desc = invalid token exit status 1
如果用户名和密码正确，则可以正常返回。
单向证书认证
证书认证分两种方式：
- 单向认证双向认证
先看一下单向认证方式：
生成证书
首先通过>
1、生成私钥：
openssl genrsa -des3 -out server.pass.key 2048
2、去除私钥中密码：
openssl rsa -in server.pass.key -out server.key
3、生成 csr 文件：
openssl req -new -key server.key -out server.csr -subj "/C=CN/ST=beijing/L=beijing/O=grpcdev/OU=grpcdev/CN=example.grpcdev.cn"
4、生成证书：
openssl x509 -req -days 365 -in server.csr -signkey server.key -out server.crt
再多说一句，分别介绍一下 X.509 证书包含的三个文件：key，csr 和 crt。
- key： 服务器上的私钥文件，用于对发送给客户端数据的加密，以及对从客户端接收到数据的解密。csr： 证书签名请求文件，用于提交给证书颁发机构（CA）对证书签名。crt： 由证书颁发机构（CA）签名后的证书，或者是开发者自签名的证书，包含证书持有人的信息，持有人的公钥，以及签署者的签名等信息。
gRPC>
证书有了之后，剩下的就是改造程序了，首先是服务端代码。
// 证书认证-单向认证
creds, err := credentials.NewServerTLSFromFile("keys/server.crt", "keys/server.key")
if err != nil {
log.Fatal(err)
return
}
server := grpc.NewServer(grpc.Creds(creds))
只有几行代码需要修改，很简单，接下来是客户端。
由于是单向认证，不需要为客户端单独生成证书，只需要把服务端的 crt 文件拷贝到客户端对应目录下即可。
// 证书认证-单向认证
creds, err := credentials.NewClientTLSFromFile("keys/server.crt", "example.grpcdev.cn")
if err != nil {
log.Fatal(err)
return
}
conn, err := grpc.Dial("localhost:50051", grpc.WithTransportCredentials(creds))
好了，现在我们的服务就支持单向证书认证了。
但是还没完，这里可能会遇到一个问题：
2021/10/11 21:32:37 rpc error: code = Unavailable desc = connection error: desc = "transport: authentication handshake failed: x509: certificate relies on legacy Common Name field, use SANs or temporarily enable Common Name matching with GODEBUG=x509ignoreCN=0" exit status 1
原因是 Go 1.15 开始废弃了 CommonName，推荐使用 SAN 证书。如果想要兼容之前的方式，可以通过设置环境变量的方式支持，如下：
export GODEBUG="x509ignoreCN=0"
但是需要注意，从 Go 1.17 开始，环境变量就不再生效了，必须通过 SAN 方式才行。所以，为了后续的 Go 版本升级，还是早日支持为好。
双向证书认证
最后来看看双向证书认证。
生成带>
还是先生成证书，但这次有一点不一样，我们需要生成带 SAN 扩展的证书。
什么是 SAN？
SAN（Subject Alternative Name）是 SSL 标准 x509 中定义的一个扩展。使用了 SAN 字段的 SSL 证书，可以扩展此证书支持的域名，使得一个证书可以支持多个不同域名的解析。
将默认的 OpenSSL 配置文件拷贝到当前目录。
Linux 系统在：
/etc/pki/tls/openssl.cnf
Mac 系统在：
/System/Library/OpenSSL/openssl.cnf
修改临时配置文件，找到 [ req ] 段落，然后将下面语句的注释去掉。
req_extensions = v3_req # The extensions to add to a certificate request
接着添加以下配置：
[ v3_req ] # Extensions to add to a certificate request basicConstraints = CA:FALSE keyUsage = nonRepudiation, digitalSignature, keyEncipherment subjectAltName = @alt_names [ alt_names ] DNS.1 = www.example.grpcdev.cn
[ alt_names ] 位置可以配置多个域名，比如：
[ alt_names ] DNS.1 = www.example.grpcdev.cn DNS.2 = www.test.grpcdev.cn
为了测试方便，这里只配置一个域名。
1、生成 ca 证书：
openssl genrsa -out ca.key 2048 openssl req -x509 -new -nodes -key ca.key -subj "/CN=example.grpcdev.com" -days 5000 -out ca.pem
2、生成服务端证书：
# 生成证书 openssl req -new -nodes -subj "/C=CN/ST=Beijing/L=Beijing/O=grpcdev/OU=grpcdev/CN=www.example.grpcdev.cn" -config <(cat openssl.cnf <(printf "[SAN]nsubjectAltName=DNS:www.example.grpcdev.cn")) -keyout server.key -out server.csr # 签名证书 openssl x509 -req -days 365000 -in server.csr -CA ca.pem -CAkey ca.key -CAcreateserial -extfile <(printf "subjectAltName=DNS:www.example.grpcdev.cn") -out server.pem
3、生成客户端证书：
# 生成证书 openssl req -new -nodes -subj "/C=CN/ST=Beijing/L=Beijing/O=grpcdev/OU=grpcdev/CN=www.example.grpcdev.cn" -config <(cat openssl.cnf <(printf "[SAN]nsubjectAltName=DNS:www.example.grpcdev.cn")) -keyout client.key -out client.csr # 签名证书 openssl x509 -req -days 365000 -in client.csr -CA ca.pem -CAkey ca.key -CAcreateserial -extfile <(printf "subjectAltName=DNS:www.example.grpcdev.cn") -out client.pem
gRPC>
接下来开始修改代码，先看服务端：
// 证书认证-双向认证
// 从证书相关文件中读取和解析信息，得到证书公钥、密钥对
cert, _ := tls.LoadX509KeyPair("cert/server.pem", "cert/server.key")
// 创建一个新的、空的 CertPool
certPool := x509.NewCertPool()
ca, _ := ioutil.ReadFile("cert/ca.pem")
// 尝试解析所传入的 PEM 编码的证书。如果解析成功会将其加到 CertPool 中，便于后面的使用
certPool.AppendCertsFromPEM(ca)
// 构建基于 TLS 的 TransportCredentials 选项
creds := credentials.NewTLS(&tls.Config{
// 设置证书链，允许包含一个或多个
Certificates: []tls.Certificate{cert},
// 要求必须校验客户端的证书。可以根据实际情况选用以下参数
ClientAuth: tls.RequireAndVerifyClientCert,
// 设置根证书的集合，校验方式使用 ClientAuth 中设定的模式
ClientCAs: certPool,
})
再看客户端：
// 证书认证-双向认证
// 从证书相关文件中读取和解析信息，得到证书公钥、密钥对
cert, _ := tls.LoadX509KeyPair("cert/client.pem", "cert/client.key")
// 创建一个新的、空的 CertPool
certPool := x509.NewCertPool()
ca, _ := ioutil.ReadFile("cert/ca.pem")
// 尝试解析所传入的 PEM 编码的证书。如果解析成功会将其加到 CertPool 中，便于后面的使用
certPool.AppendCertsFromPEM(ca)
// 构建基于 TLS 的 TransportCredentials 选项
creds := credentials.NewTLS(&tls.Config{
// 设置证书链，允许包含一个或多个
Certificates: []tls.Certificate{cert},
// 要求必须校验客户端的证书。可以根据实际情况选用以下参数
ServerName: "www.example.grpcdev.cn",
RootCAs: certPool,
})
大功告成。
Python>
前面已经说了，gRPC 是跨语言的，那么，本文最后我们用 Python 写一个客户端，来请求 Go 服务端。
使用最简单的方式来实现：
proto 文件就使用最开始的「基础模板」的 proto 文件：
syntax = "proto3";
package proto;
// The greeting service definition.
service Greeter {
// Sends a greeting
rpc SayHello (HelloRequest) returns (HelloReply) {}
// Sends stream message
rpc SayHelloStream (stream HelloRequest) returns (stream HelloReply) {}
}
// The request message containing the user's name.
message HelloRequest {
string name = 1;
}
// The response message containing the greetings
message HelloReply {
string message = 1;
}
同样的，也需要通过命令行的方式生成 pb.py 文件：
python3 -m grpc_tools.protoc -I . --python_out=. --grpc_python_out=. ./*.proto
执行成功之后会在目录下生成 helloworld_pb2.py 和 helloworld_pb2_grpc.py 两个文件。
这个过程也可能会报错：
ModuleNotFoundError: No module named 'grpc_tools'
别慌，是缺少包，安装就好：
pip3 install grpcio pip3 install grpcio-tools
最后看一下 Python 客户端代码：
import grpc
import helloworld_pb2
import helloworld_pb2_grpc
def main():
channel = grpc.insecure_channel("127.0.0.1:50051")
stub = helloworld_pb2_grpc.GreeterStub(channel)
response = stub.SayHello(helloworld_pb2.HelloRequest(name="zhangsan"))
print(response.message)
if __name__ == '__main__':
main()
这样，就可以通过 Python 客户端请求 Go 启的服务端服务了。
总结
本文通过实战角度出发，直接用代码说话，来说明>
内容包括简单的 gRPC 服务，流处理模式，验证器，Token 认证和证书认证。
除此之外，还有其他值得研究的内容，比如超时控制，REST 接口和负载均衡等。以后还会抽时间继续完善剩下这部分内容。
本文中的代码都经过测试验证，可以直接执行，并且已经上传到 GitHub，小伙伴们可以一遍看源码，一遍对照文章内容来学习。
源码地址：
https://github.com/yongxinz/go-example/tree/main/grpc-example
https://github.com/yongxinz/gopher/tree/main/blog
以上就是Go语言程序开发gRPC服务的详细内容，更多关于Go语言开发gRPC服务的资料请关注易采站长站其它相关文章！
