API 网关 gRPC-Gateway V2 初探

gRPC-Gateway 简介

我们都知道 gRPC 并不是万能的工具。在某些情况下，我们仍然想提供传统的 HTTP/JSON API。原因可能从保持向后兼容性到支持编程语言或 gRPC 无法很好地支持的客户端。但是仅仅为了公开 HTTP/JSON API 而编写另一个服务是一项非常耗时且乏味的任务。

那么，有什么方法可以只编写一次代码，却可以同时在 gRPC 和 HTTP/JSON 中提供 API？

答案是 Yes。

gRPC-Gateway 是 Google protocol buffers compiler protoc 的插件。它读取 protobuf service 定义并生成反向代理服务器( reverse-proxy server) ，该服务器将 RESTful HTTP API 转换为 gRPC。该服务器是根据服务定义中的 google.api.http 批注(annotations)生成的。

这有助于你同时提供 gRPC 和 HTTP/JSON 格式的 API。

开始之前

在开始编码之前，我们必须安装一些工具。

在示例中，我们将使用 Go gRPC Server，因此请首先从 https://golang.org/dl/ 安装 Go。

安装 Go 之后，请使用 go get 下载以下软件包：

$ 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

这将安装我们生成存根所需的协议生成器插件。确保将 $GOPATH/bin 添加到 $PATH 中，以便通过 go get 安装的可执行文件在 $PATH 中可用。

我们将在本教程的新模块中进行工作，因此，请立即在您选择的文件夹中创建该模块：

创建 go.mod 文件

使用 go mod init 命令启动你的 module 以创建 go.mod 文件。

运行 go mod init 命令，给它代码所在 module 的路径。在这里，使用 github.com/myuser/myrepo 作为 module 路径—在生产代码中，这将是可以从其中下载 module 的 URL。

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

go mod init 命令创建一个 go.mod 文件，该文件将您的代码标识为可以从其他代码中使用的 module。您刚创建的文件仅包含模块名称和代码支持的 Go 版本。但是，当您添加依赖项（即其他模块的软件包）时，go.mod 文件将列出要使用的特定 module 版本。这样可以使构建具有可复制性，并使您可以直接控制要使用的 module 版本。

用 gRPC 创建一个简单的 hello world

为了了解 gRPC-Gateway，我们首先要制作一个 hello world gRPC 服务。

使用 protocol buffers 定义 gRPC service

在创建 gRPC 服务之前，我们应该创建一个 proto 文件来定义我们需要的东西，这里我们在 proto/helloworld/ 目录下创建了一个名为 hello_world.proto 的文件。

gRPC service 使用 Google Protocol Buffers 定义的。这里定义如下：

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 是一个工具，它提供了各种 protobuf 实用程序，如 linting, breaking change detection 和 generation。请在 https://docs.buf.build/installation/ 上找到安装说明。

它是通过 buf.yaml 文件配置的，应将其检入你存储库的根目录中。如果存在，Buf 将自动读取此文件。也可以通过命令行标志 --config 提供配置，该标志接受 .json 或 .yaml 文件的路径，或是直接 JSON 或 YAML 数据。

所有使用本地 .proto 文件作为输入的 Buf 操作都依赖于有效的构建配置。这个配置告诉 Buf 在哪里搜索 .proto 文件，以及如何处理导入。与 protoc（所有 .proto 文件都是在命令行上手动指定的）不同，buf 的操作方式是递归地发现配置下的所有 .proto 文件并构建它们。

下面是一个有效配置的示例，假设您的 .proto 文件根位于相对于存储库根的 proto 文件夹中。

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

要为 Go 生成 type 和 gRPC stubs，请在存储库的根目录下创建文件 buf.gen.yaml：

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

我们使用 go 和 go-grpc 插件生成 Go types 和 gRPC service 定义。我们正在输出相对于 proto 文件夹的生成文件，并使用 path=source_relative 选项，这意味着生成的文件将与源 .proto 文件显示在同一目录中。

然后运行：

$ buf generate

这将为我们的 proto 文件层次结构中的每个 protobuf 软件包生成一个 *.pb.go 和 *_grpc.pb.go 文件。

使用 protoc 生成 stubs

这是一个 protoc 命令可能会生成 Go stubs 的示例，假设您位于存储库的根目录，并且您的 proto 文件位于一个名为 proto 的目录中：

$ 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

我们使用 go 和 go-grpc 插件生成 Go types 和 gRPC service 定义。我们正在输出相对于 proto 文件夹的生成文件，并使用 path=source_relative 选项，这意味着生成的文件将与源 .proto 文件显示在同一目录中。

这将为 proto/helloworld/hello_world.proto 生成一个 *.pb.go 和 *_grpc.pb.go 文件。

创建 main.go

在创建 main.go 文件之前，我们假设用户已经创建了一个名为 github.com/myuser/myrepo 的 go.mod。此处的 import 使用的是相对于存储库根目录的 proto/helloworld 中生成的文件的路径。

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))
}

将 gRPC-Gateway 批注添加到现有的 proto 文件中

现在，我们已经可以使用 Go gRPC 服务器，我们需要添加 gRPC-Gateway 批注。

批注定义了 gRPC 服务如何映射到 JSON 请求和响应。使用 protocol buffers 时，每个 RPC 必须使用 google.api.http 批注定义 HTTP 方法和路径。

因此，我们需要将 google/api/http.proto 导入添加到 proto 文件中。我们还需要添加所需的 HTTP->gRPC 映射。在这种情况下，我们会将 POST /v1/example/echo 映射到我们的 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

现在我们已经将 gRPC-Gateway 批注添加到了 proto 文件中，我们需要使用 gRPC-Gateway 生成器来生成存根(stubs)。

使用 buf

我们需要将 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

我们还需要将 googleapis 依赖项添加到我们的 buf.yaml 文件中：

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

然后，我们需要运行 buf beta mod update 以选择要使用的依赖项版本。

就是这样！现在，如果您运行：

$ buf generate

它应该产生一个 *.gw.pb.go 文件。

使用 protoc

在使用 protoc 生成 stubs 之前，我们需要将一些依赖项复制到我们的 proto 文件结构中。将一部分 googleapis 从官方存储库复制到您本地的原始文件结构中。之后看起来应该像这样：

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

现在我们需要将 gRPC-Gateway 生成器添加到 protoc 调用中：

$ 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

这将生成一个 *.gw.pb.go 文件。

我们还需要在 main.go 文件中添加 gRPC-Gateway 多路复用器(mux)并为其提供服务。

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())
}

测试 gRPC-Gateway

现在我们可以启动服务器了：

$ go run main.go

然后，我们使用 cURL 发送 HTTP 请求：

$ 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/