雲原生 API 網關，gRPC-Gateway V2 初探

gRPC-Gateway 簡介

我們都知道 gRPC 並不是萬能的工具。 在某些情況下，我們仍然想提供傳統的 HTTP/JSON API。原因可能從保持向后兼容性到支持編程語言或 gRPC 無法很好地支持的客戶端。但是僅僅為了公開 HTTP/JSON API 而編寫另一個服務是一項非常耗時且乏味的任務。

那么，有什么方法可以只編寫一次代碼，卻可以同時在 gRPC 和 HTTP/JSON 中提供 API？

答案是 Yes。

gRPC-Gateway 是 Google protocol buffers compiler protoc 的插件。 它讀取 protobuf service 定義並生成反向代理服務器( reverse-proxy server) ，該服務器將 RESTful HTTP API 轉換為 gRPC。 該服務器是根據服務定義中的 google.api.http 批注(annotations)生成的。

這有助於你同時提供 gRPC 和 HTTP/JSON 格式的 API。

開始之前

在開始編碼之前，我們必須安裝一些工具。

在示例中，我們將使用 Go gRPC Server，因此請首先從 https://golang.org/dl/ 安裝 Go。

安裝 Go 之后，請使用 go get 下載以下軟件包：

$ go get github.com/grpc-ecosystem/grpc-gateway/v2/protoc-gen-grpc-gateway
$ go get google.golang.org/protobuf/cmd/protoc-gen-go
$ go get google.golang.org/grpc/cmd/protoc-gen-go-grpc

這將安裝我們生成存根所需的協議生成器插件。確保將 $GOPATH/bin 添加到 $PATH 中，以便通過 go get 安裝的可執行文件在 $PATH 中可用。

我們將在本教程的新模塊中進行工作，因此，請立即在您選擇的文件夾中創建該模塊：

創建 go.mod 文件

使用 go mod init 命令啟動你的 module 以創建 go.mod 文件。

運行 go mod init 命令，給它代碼所在 module 的路徑。在這里，使用 github.com/myuser/myrepo 作為 module 路徑—在生產代碼中，這將是可以從其中下載 module 的 URL。

$ go mod init github.com/myuser/myrepo
go: creating new go.mod: module github.com/myuser/myrepo

go mod init 命令創建一個 go.mod 文件，該文件將您的代碼標識為可以從其他代碼中使用的 module。 您剛創建的文件僅包含模塊名稱和代碼支持的 Go 版本。 但是，當您添加依賴項（即其他模塊的軟件包）時，go.mod 文件將列出要使用的特定 module 版本。 這樣可以使構建具有可復制性，並使您可以直接控制要使用的 module 版本。

用 gRPC 創建一個簡單的 hello world

為了了解 gRPC-Gateway，我們首先要制作一個 hello world gRPC 服務。

使用 protocol buffers 定義 gRPC service

在創建 gRPC 服務之前，我們應該創建一個 proto 文件來定義我們需要的東西，這里我們在 proto/helloworld/ 目錄下創建了一個名為 hello_world.proto 的文件。

gRPC service 使用 Google Protocol Buffers 定義的。這里定義如下：

syntax = "proto3";

package helloworld;

// 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 buf 生成 stubs

Buf 是一個工具，它提供了各種 protobuf 實用程序，如 linting, breaking change detection 和 generation。請在 https://docs.buf.build/installation/ 上找到安裝說明。

它是通過 buf.yaml 文件配置的，應將其檢入你存儲庫的根目錄中。 如果存在，Buf 將自動讀取此文件。 也可以通過命令行標志 --config 提供配置，該標志接受 .json 或 .yaml 文件的路徑，或是直接 JSON 或 YAML 數據。

所有使用本地 .proto 文件作為輸入的 Buf 操作都依賴於有效的構建配置。這個配置告訴 Buf 在哪里搜索 .proto 文件，以及如何處理導入。與 protoc（所有 .proto 文件都是在命令行上手動指定的）不同，buf 的操作方式是遞歸地發現配置下的所有 .proto 文件並構建它們。

下面是一個有效配置的示例，假設您的 .proto 文件根位於相對於存儲庫根的 proto 文件夾中。

version: v1beta1
name: buf.build/myuser/myrepo
build:
  roots:
    - proto

要為 Go 生成 type 和 gRPC stubs，請在存儲庫的根目錄下創建文件 buf.gen.yaml：

version: v1beta1
plugins:
  - name: go
    out: proto
    opt: paths=source_relative
  - name: go-grpc
    out: proto
    opt: paths=source_relative

我們使用 go 和 go-grpc 插件生成 Go types 和 gRPC service 定義。我們正在輸出相對於 proto 文件夾的生成文件，並使用 path=source_relative 選項，這意味着生成的文件將與源 .proto 文件顯示在同一目錄中。

然后運行：

$ buf generate

這將為我們的 proto 文件層次結構中的每個 protobuf 軟件包生成一個 *.pb.go 和 *_grpc.pb.go 文件。

使用 protoc 生成 stubs

這是一個 protoc 命令可能會生成 Go stubs 的示例，假設您位於存儲庫的根目錄，並且您的 proto 文件位於一個名為 proto 的目錄中：

$ protoc -I ./proto \
   --go_out ./proto --go_opt paths=source_relative \
   --go-grpc_out ./proto --go-grpc_opt paths=source_relative \
   ./proto/helloworld/hello_world.proto

我們使用 go 和 go-grpc 插件生成 Go types 和 gRPC service 定義。我們正在輸出相對於 proto 文件夾的生成文件，並使用 path=source_relative 選項，這意味着生成的文件將與源 .proto 文件顯示在同一目錄中。

這將為 proto/helloworld/hello_world.proto 生成一個 *.pb.go 和 *_grpc.pb.go 文件。

創建 main.go

在創建 main.go 文件之前，我們假設用戶已經創建了一個名為 github.com/myuser/myrepo 的 go.mod。此處的 import 使用的是相對於存儲庫根目錄的 proto/helloworld 中生成的文件的路徑。

package main

import (
	"context"
	"log"
	"net"

	"google.golang.org/grpc"

	helloworldpb "github.com/myuser/myrepo/proto/helloworld"
)

type server struct{}

func NewServer() *server {
	return &server{}
}

func (s *server) SayHello(ctx context.Context, in *helloworldpb.HelloRequest) (*helloworldpb.HelloReply, error) {
	return &helloworldpb.HelloReply{Message: in.Name + " world"}, nil
}

func main() {
	// Create a listener on TCP port
	lis, err := net.Listen("tcp", ":8080")
	if err != nil {
		log.Fatalln("Failed to listen:", err)
	}

	// Create a gRPC server object
	s := grpc.NewServer()
	// Attach the Greeter service to the server
	helloworldpb.RegisterGreeterServer(s, &server{})
	// Serve gRPC Server
	log.Println("Serving gRPC on 0.0.0.0:8080")
	log.Fatal(s.Serve(lis))
}

將 gRPC-Gateway 批注添加到現有的 proto 文件中

現在，我們已經可以使用 Go gRPC 服務器，我們需要添加 gRPC-Gateway 批注。

批注定義了 gRPC 服務如何映射到 JSON 請求和響應。 使用 protocol buffers 時，每個 RPC 必須使用 google.api.http 批注定義 HTTP 方法和路徑。

因此，我們需要將 google/api/http.proto 導入添加到 proto 文件中。我們還需要添加所需的 HTTP->gRPC 映射。在這種情況下，我們會將 POST /v1/example/echo 映射到我們的 SayHello RPC。

syntax = "proto3";

package helloworld;

import "google/api/annotations.proto";

// Here is the overall greeting service definition where we define all our endpoints
service Greeter {
  // Sends a greeting
  rpc SayHello (HelloRequest) returns (HelloReply) {
    option (google.api.http) = {
      post: "/v1/example/echo"
      body: "*"
    };
  }
}

// The request message containing the user's name
message HelloRequest {
  string name = 1;
}

// The response message containing the greetings
message HelloReply {
  string message = 1;
}

生成 gRPC-Gateway stubs

現在我們已經將 gRPC-Gateway 批注添加到了 proto 文件中，我們需要使用 gRPC-Gateway 生成器來生成存根(stubs)。

使用 buf

我們需要將 gRPC-Gateway 生成器添加到生成配置中：

version: v1beta1
plugins:
  - name: go
    out: proto
    opt: paths=source_relative
  - name: go-grpc
    out: proto
    opt: paths=source_relative,require_unimplemented_servers=false
  - name: grpc-gateway
    out: proto
    opt: paths=source_relative

我們還需要將 googleapis 依賴項添加到我們的 buf.yaml 文件中：

version: v1beta1
name: buf.build/myuser/myrepo
deps:
  - buf.build/beta/googleapis
build:
  roots:
    - proto

然后，我們需要運行 buf beta mod update 以選擇要使用的依賴項版本。

就是這樣！現在，如果您運行：

$ buf generate

它應該產生一個 *.gw.pb.go 文件。

使用 protoc

在使用 protoc 生成 stubs 之前，我們需要將一些依賴項復制到我們的 proto 文件結構中。將一部分 googleapis 從官方存儲庫復制到您本地的原始文件結構中。之后看起來應該像這樣：

proto
├── google
│   └── api
│       ├── annotations.proto
│       └── http.proto
└── helloworld
    └── hello_world.proto

現在我們需要將 gRPC-Gateway 生成器添加到 protoc 調用中：

$ protoc -I ./proto \
  --go_out ./proto --go_opt paths=source_relative \
  --go-grpc_out ./proto --go-grpc_opt paths=source_relative \
  --grpc-gateway_out ./proto --grpc-gateway_opt paths=source_relative \
  ./proto/helloworld/hello_world.proto

這將生成一個 *.gw.pb.go 文件。

我們還需要在 main.go 文件中添加 gRPC-Gateway 多路復用器(mux)並為其提供服務。

package main

import (
	"context"
	"log"
	"net"
	"net/http"

	"github.com/grpc-ecosystem/grpc-gateway/v2/runtime"
	"google.golang.org/grpc"

	helloworldpb "github.com/myuser/myrepo/proto/helloworld"
)

type server struct{
	helloworldpb.UnimplementedGreeterServer
}

func NewServer() *server {
	return &server{}
}

func (s *server) SayHello(ctx context.Context, in *helloworldpb.HelloRequest) (*helloworldpb.HelloReply, error) {
	return &helloworldpb.HelloReply{Message: in.Name + " world"}, nil
}

func main() {
	// Create a listener on TCP port
	lis, err := net.Listen("tcp", ":8080")
	if err != nil {
		log.Fatalln("Failed to listen:", err)
	}

	// Create a gRPC server object
	s := grpc.NewServer()
	// Attach the Greeter service to the server
	helloworldpb.RegisterGreeterServer(s, &server{})
	// Serve gRPC server
	log.Println("Serving gRPC on 0.0.0.0:8080")
	go func() {
		log.Fatalln(s.Serve(lis))
	}()

	// Create a client connection to the gRPC server we just started
	// This is where the gRPC-Gateway proxies the requests
	conn, err := grpc.DialContext(
		context.Background(),
		"0.0.0.0:8080",
		grpc.WithBlock(),
		grpc.WithInsecure(),
	)
	if err != nil {
		log.Fatalln("Failed to dial server:", err)
	}

	gwmux := runtime.NewServeMux()
	// Register Greeter
	err = helloworldpb.RegisterGreeterHandler(context.Background(), gwmux, conn)
	if err != nil {
		log.Fatalln("Failed to register gateway:", err)
	}

	gwServer := &http.Server{
		Addr:    ":8090",
		Handler: gwmux,
	}

	log.Println("Serving gRPC-Gateway on http://0.0.0.0:8090")
	log.Fatalln(gwServer.ListenAndServe())
}

測試 gRPC-Gateway

現在我們可以啟動服務器了：

$ go run main.go

然后，我們使用 cURL 發送 HTTP 請求：

$ curl -X POST -k http://localhost:8090/v1/example/echo -d '{"name": " hello"}'

{"message":"hello world"}

Refs

• https://github.com/iamrajiv/helloworld-grpc-gateway
• https://grpc-ecosystem.github.io/grpc-gateway/docs/tutorials/introduction/

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