Go 每日一库之 twirp:又一个 RPC 框架

简介

twirp是一个基于 Google Protobuf 的 RPC 框架。twirp通过在.proto文件中定义服务，然后自动生产服务器和客户端的代码。让我们可以将更多的精力放在业务逻辑上。咦？这不就是 gRPC 吗？不同的是，gRPC 自己实现了一套 HTTP 服务器和网络传输层，twirp 使用标准库net/http。另外 gRPC 只支持 HTTP/2 协议，twirp 还可以运行在 HTTP 1.1 之上。同时 twirp 还可以使用 JSON 格式交互。当然并不是说 twirp 比 gRPC 好，只是多了解一种框架也就多了一个选择

快速使用

首先需要安装 twirp 的代码生成插件：

nbsp;go get github.com/twitchtv/twirp/protoc-gen-twirp

上面命令会在$GOPATH/bin目录下生成可执行程序protoc-gen-twirp。我的习惯是将$GOPATH/bin放到 PATH 中，所以可在任何地方执行该命令。

接下来安装 protobuf 编译器，直接到 GitHub 上https://github.com/protocolbuffers/protobuf/releases下载编译好的二进制程序放到 PATH 目录即可。

最后是 Go 语言的 protobuf 生成插件：

nbsp;go get github.com/golang/protobuf/protoc-gen-go

同样地，命令protoc-gen-go会安装到$GOPATH/bin目录中。

本文代码采用Go Modules。先创建目录，然后初始化：

$ mkdir twirp && cd twirp
$ go mod init github.com/darjun/go-daily-lib/twirp

接下来，我们开始代码编写。先编写.proto文件：

syntax = "proto3";
option go_package = "proto";

service Echo {
  rpc Say(Request) returns (Response);
}

message Request {
  string text = 1;
}

message Response {
  string text = 2;
}

我们定义一个service实现echo功能，即发送什么就返回什么。切换到echo.proto所在目录，使用protoc命令生成代码：

$ protoc --twirp_out=. --go_out=. ./echo.proto

上面命令会生成echo.pb.go和echo.twirp.go两个文件。前一个是 Go Protobuf 文件，后一个文件中包含了twirp的服务器和客户端代码。

然后我们就可以编写服务器和客户端程序了。服务器：

package main

import (
  "context"
  "net/http"

  "github.com/darjun/go-daily-lib/twirp/get-started/proto"
)

type Server struct{}

func (s *Server) Say(ctx context.Context, request *proto.Request) (*proto.Response, error) {
  return &proto.Response{Text: request.GetText()}, nil
}

func main() {
  server := &Server{}
  twirpHandler := proto.NewEchoServer(server, nil)

  http.ListenAndServe(":8080", twirpHandler)
}

使用自动生成的代码，我们只需要 3 步即可完成一个 RPC 服务器：

1. 定义一个结构，可以存储一些状态。让它实现我们定义的service接口；
2. 创建一个该结构的对象，调用生成的New{{ServiceName}}Server方法创建net/http需要的处理器，这里的ServiceName为我们的服务名；
3. 监听端口。

客户端：

package main

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

  "github.com/darjun/go-daily-lib/twirp/get-started/proto"
)

func main() {
  client := proto.NewEchoProtobufClient("http://localhost:8080", &http.Client{})

  response, err := client.Say(context.Background(), &proto.Request{Text: "Hello World"})
  if err != nil {
    log.Fatal(err)
  }
  fmt.Printf("response:%s\n", response.GetText())
}

twirp也生成了客户端相关代码，直接调用NewEchoProtobufClient连接到对应的服务器，然后调用rpc请求。

开启两个控制台，分别运行服务器和客户端程序。服务器：

$ cd server && go run main.go

客户端：

$ cd client && go run main.go

正确返回结果：

response:Hello World

为了便于对照，下面列出该程序的目录结构。也可以去我的 GitHub 上查看示例代码：

get-started
├── client
│   └── main.go
├── proto
│   ├── echo.pb.go
│   ├── echo.proto
│   └── echo.twirp.go
└── server
    └── main.go

JSON 客户端

除了使用 Protobuf，twirp还支持 JSON 格式的请求。使用也非常简单，只需要在创建Client时将NewEchoProtobufClient改为NewEchoJSONClient即可：

func main() {
  client := proto.NewEchoJSONClient("http://localhost:8080", &http.Client{})

  response, err := client.Say(context.Background(), &proto.Request{Text: "Hello World"})
  if err != nil {
    log.Fatal(err)
  }
  fmt.Printf("response:%s\n", response.GetText())
}

Protobuf Client 发送的请求带有Content-Type: application/protobuf的Header，JSON Client 则设置Content-Type为application/json。服务器收到请求时根据Content-Type来区分请求类型：

// proto/echo.twirp.go
unc (s *echoServer) serveSay(ctx context.Context, resp http.ResponseWriter, req *http.Request) {
  header := req.Header.Get("Content-Type")
  i := strings.Index(header, ";")
  if i == -1 {
    i = len(header)
  }
  switch strings.TrimSpace(strings.ToLower(header[:i])) {
  case "application/json":
    s.serveSayJSON(ctx, resp, req)
  case "application/protobuf":
    s.serveSayProtobuf(ctx, resp, req)
  default:
    msg := fmt.Sprintf("unexpected Content-Type: %q", req.Header.Get("Content-Type"))
    twerr := badRouteError(msg, req.Method, req.URL.Path)
    s.writeError(ctx, resp, twerr)
  }
}

提供其他 HTTP 服务

实际上，twirpHandler只是一个http的处理器，正如其他千千万万的处理器一样，没什么特殊的。我们当然可以挂载我们自己的处理器或处理器函数（概念有不清楚的可以参见我的《Go Web 编程》系列文章：

type Server struct{}

func (s *Server) Say(ctx context.Context, request *proto.Request) (*proto.Response, error) {
  return &proto.Response{Text: request.GetText()}, nil
}

func greeting(w http.ResponseWriter, r *http.Request) {
  name := r.FormValue("name")
  if name == "" {
    name = "world"
  }

  w.Write([]byte("hi," + name))
}

func main() {
  server := &Server{}
  twirpHandler := proto.NewEchoServer(server, nil)

  mux := http.NewServeMux()
  mux.Handle(twirpHandler.PathPrefix(), twirpHandler)
  mux.HandleFunc("/greeting", greeting)

  err := http.ListenAndServe(":8080", mux)
  if err != nil {
    log.Fatal(err)
  }
}

上面程序挂载了一个简单的/greeting请求，可以通过浏览器来请求地址http://localhost:8080/greeting。twirp的请求会挂载到路径twirp/{{ServiceName}}这个路径下，其中ServiceName为服务名。上面程序中的PathPrefix()会返回/twirp/Echo。

客户端：

func main() {
  client := proto.NewEchoProtobufClient("http://localhost:8080", &http.Client{})

  response, _ := client.Say(context.Background(), &proto.Request{Text: "Hello World"})
  fmt.Println("echo:", response.GetText())

  httpResp, _ := http.Get("http://localhost:8080/greeting")
  data, _ := ioutil.ReadAll(httpResp.Body)
  httpResp.Body.Close()
  fmt.Println("greeting:", string(data))

  httpResp, _ = http.Get("http://localhost:8080/greeting?name=dj")
  data, _ = ioutil.ReadAll(httpResp.Body)
  httpResp.Body.Close()
  fmt.Println("greeting:", string(data))
}

先运行服务器，然后执行客户端程序：

$ go run main.go
echo: Hello World
greeting: hi,world
greeting: hi,dj

发送自定义的 Header

默认情况下，twirp实现会发送一些 Header。例如上面介绍的，使用Content-Type辨别客户端使用的协议格式。有时候我们可能需要发送一些自定义的 Header，例如token。twirp提供了WithHTTPRequestHeaders方法实现这个功能，该方法返回一个context.Context。发送时会将保存在该对象中的 Header 一并发送。类似地，服务器使用WithHTTPResponseHeaders发送自定义 Header。

由于twirp封装了net/http，导致外层拿不到原始的http.Request和http.Response对象，所以 Header 的读取有点麻烦。在服务器端，NewEchoServer返回的是一个http.Handler，我们加一层中间件读取http.Request。看下面代码：

type Server struct{}

func (s *Server) Say(ctx context.Context, request *proto.Request) (*proto.Response, error) {
  token := ctx.Value("token").(string)
  fmt.Println("token:", token)

  err := twirp.SetHTTPResponseHeader(ctx, "Token-Lifecycle", "60")
  if err != nil {
    return nil, twirp.InternalErrorWith(err)
  }
  return &proto.Response{Text: request.GetText()}, nil
}

func WithTwirpToken(h http.Handler) http.Handler {
  return http.HandlerFunc(func(w http.ResponseWriter, r *http.Request) {
    ctx := r.Context()
    token := r.Header.Get("Twirp-Token")
    ctx = context.WithValue(ctx, "token", token)
    r = r.WithContext(ctx)

    h.ServeHTTP(w, r)
  })
}

func main() {
  server := &Server{}
  twirpHandler := proto.NewEchoServer(server, nil)
  wrapped := WithTwirpToken(twirpHandler)

  http.ListenAndServe(":8080", wrapped)
}

上面程序给客户端返回了一个名为Token-Lifecycle的 Header。客户端代码：

func main() {
  client := proto.NewEchoProtobufClient("http://localhost:8080", &http.Client{})

  header := make(http.Header)
  header.Set("Twirp-Token", "test-twirp-token")

  ctx := context.Background()
  ctx, err := twirp.WithHTTPRequestHeaders(ctx, header)
  if err != nil {
    log.Fatalf("twirp error setting headers: %v", err)
  }

  response, err := client.Say(ctx, &proto.Request{Text: "Hello World"})
  if err != nil {
    log.Fatalf("call say failed: %v", err)
  }
  fmt.Printf("response:%s\n", response.GetText())
}

运行程序，服务器正确获取客户端传过来的 token。

请求路由

我们前面已经介绍过了，twirp的Server实际上也就是一个http.Handler，如果我们知道了它的挂载路径，完全可以通过浏览器或者curl之类的工具去请求。我们启动get-started的服务器，然后用curl命令行工具去请求：

$ curl --request "POST" \
  --location "http://localhost:8080/twirp/Echo/Say" \
  --header "Content-Type:application/json" \
  --data '{"text":"hello world"}'\
  --verbose
{"text":"hello world"}

这在调试的时候非常有用。

总结

本文介绍了 Go 的一个基于 Protobuf 生成代码的 RPC 框架，非常简单，小巧，实用。twirp对许多常用的编程语言都提供了支持。可以作为 gRPC 等的备选方案考虑。

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参考

1. twirp GitHub：https://github.com/twitchtv/twirp
2. twirp 官方文档：https://twitchtv.github.io/twirp/docs/intro.html
3. Go 每日一库 GitHub：https://github.com/darjun/go-daily-lib