十八、Rust gRPC 多 proto 演示

十八、Rust gRPC 多 proto 演示

  网上及各官方资料，基本是一个 proto 文件，而实际项目，大多是有层级结构的多 proto 文件形式，本篇文章 基于此诉求，构建一个使用多 proto 文件的 rust grpc 使用示例。

关于 grpc 的实现，找到两个库：

  • Tonic：https://github.com/hyperium/tonic，8.9k Star、852 Commits、2024-03-12 updated。

  • PingCAP 的 grpc-rs：https://github.com/tikv/grpc-rs，1.8k Star、357 Commits、2023-08 updated。

  据说 grpc-rs 的 benchmark 稍高一些，但看关注度和提交量不如 tonic，且据说 tonic 开发体验更好一些，本篇以 tonic 为例。

编译 Protobuf，还需要 protoc，可以参考官方文档，这里先给出 macOS 的：

  • brew install protobuf
  • https://grpc.io/docs/protoc-installation/

关于 Tonic：Tonic 是基于 HTTP/2 的 gRPC 实现，专注于高性能，互通性和灵活性；

目录说明

.
├── Cargo.toml
├── README.md
├── build.rs
├── proto
│   ├── basic
│   │   └── basic.proto
│   ├── goodbye.proto
│   └── hello.proto
└── src├── bin│   ├── client.rs│   └── server.rs├── lib.rs└── proto-gen├── basic.rs├── goodbye.rs└── hello.rs
  • build.rs 存放通过 proto 生成 rs 的脚本；
  • proto 目录放置 grpc 的 proto 文件，定义服务和消息体；
  • src 常规意义上的项目源码目录；
    • proto-gen 目录存放 build.rs 编译 proto 后生成的 rs 文件；
    • lib.rs 引入 proto 的 rs 文件；
    • bin 目录下进行 proto 所定义服务的实现，此例为 客户端、服务端 的实现；

创建项目

  • 首先创建一个 lib 项目：
cargo new grpc --lib

  • 并按前面的说明，在 src/bin 目录下，进行 client 及 server 的实现。

  • Cargo.toml

[package]
name = "grpc"
version = "0.1.0"
edition = "2021"
description = "A demo to learn grpc with tonic."# See more keys and their definitions at https://doc.rust-lang.org/cargo/reference/manifest.html[[bin]]
name="server"
path="src/bin/server.rs"[[bin]]
name="client"
path="src/bin/client.rs"[dependencies]
prost = "0.12.3"
tokio = { version = "1.37.0", features = ["macros", "rt-multi-thread"] }
tonic = "0.11.0"[build-dependencies]
tonic-build = "0.11.0"

定义服务

  • grpc/proto/basic/basic.proto
syntax = "proto3";package basic;message BaseResponse {string message = 1;int32 code = 2;
}
  • grpc/proto/hello.proto
syntax = "proto3";import "basic/basic.proto";package hello;service Hello {rpc Hello(HelloRequest) returns (HelloResponse) {}
}message HelloRequest {string name = 1;
}message HelloResponse {string data = 1;basic.BaseResponse message = 2;
}
  • grpc/proto/goodbye.proto
syntax = "proto3";import "basic/basic.proto";package goodbye;service Goodbye {rpc Goodbye(GoodbyeRequest) returns (GoodbyeResponse) {}
}message GoodbyeRequest {string name = 1;
}message GoodbyeResponse {string data = 1;basic.BaseResponse message = 2;
}

配置编译

  Rust 约定：在 build.rs 中定义的代码，会在编译真正项目代码前被执行，因此 可以在这里先编译 protobuf 文件；

  • grpc/Cargo.toml 引入
[build-dependencies]
tonic-build = "0.11.0"
  • grpc/build.rs
use std::error::Error;
use std::fs;static OUT_DIR: &str = "src/proto-gen";fn main() -> Result<(), Box<dyn Error>> {let protos = ["proto/basic/basic.proto","proto/hello.proto","proto/goodbye.proto",];fs::create_dir_all(OUT_DIR).unwrap();tonic_build::configure().build_server(true).out_dir(OUT_DIR).compile(&protos, &["proto/"])?;rerun(&protos);Ok(())
}fn rerun(proto_files: &[&str]) {for proto_file in proto_files {println!("cargo:rerun-if-changed={}", proto_file);}
}

稍作解释：

  • OUT_DIR 全局定义 proto 文件编译后的输出位置（默认在 target/build 目录下）。
  • let protos = [...] 声明了所有待编译 proto 文件。
  • tonic_build::configure()
    • .build_server(true) 是否编译 server 端，项目以 proto 为基准，则编就完了。
    • .compile(&protos, &["proto/"])?; 开始编译。

最终生成：

  • grpc/src/proto-gen/
    • basic.rs、hello.rs、goodbye.rs

由 proto 生成的原代码，内容一般较长，这里不贴出，感兴趣的读者，运行一下就可以看到。另外翻看其代码，可以看到：

  • 为客户端生成的HelloClient类型：impl<T> HelloClient<T> 实现了Clone、Sync 及 Send，因此可以跨线程使用。
  • 为服务端生成的 HelloServer 类型：impl<T: Hello> HelloServer<T> {} 包含了 impl<T: Hello>，预示着我们创建 HelloServer 实现，假设为 HelloService 时，需实现该 Hello Trait 。

引入proto生成的文件

  • grpc/src/lib.rs
#![allow(clippy::derive_partial_eq_without_eq)]pub mod basic {include!("./proto-gen/basic.rs");
}pub mod hello {include!("./proto-gen/hello.rs");
}pub mod goodbye {include!("./proto-gen/goodbye.rs");
}

  • 这里使用了标准库提供的 include! 来引入源文件；

  • 如果没有定义 proto 编译输出位置的话，默认是在 target/build 目录下，此时需要使用 tonic 提供的 include_proto!("hello") 宏，来引入对应文件，而不用额外提供路径了，其中的 hello 为 grpc 的 “包名”，具体来说就是：

    • 注释掉 grpc/build.rs 中 .out_dir(OUT_DIR) 一行。
    • grpc/src/lib.rs 中：
      • include!("./proto-gen/basic.rs"); 改为 include_proto!("basic"); 。
      • include!("./proto-gen/hello.rs"); 改为 include_proto!("hello"); 。
      • include!("./proto-gen/goodbye.rs"); 改为 include_proto!("goodbye"); 。
    • 但这样，在进行 server、client 实现、源码编写时，将无法正常引用，致使大量 “漂红” （只 IDE 下这样，如 CLion，不影响 shell 下编译及运行） 。

  • 参考官方文档：https://docs.rs/tonic/latest/tonic/macro.include_proto.html

服务实现

  服务端实现各语言基本类似，为对应 proto 定义，创建相应的 Service 实现即可：

  • grpc/src/bin/server.rs
use tonic::{Request, Response, Status};
use tonic::transport::Server;use grpc::basic::BaseResponse;
use grpc::goodbye::{GoodbyeRequest, GoodbyeResponse};
use grpc::goodbye::goodbye_server::{Goodbye, GoodbyeServer};
use grpc::hello;
use hello::{HelloRequest, HelloResponse};
use hello::hello_server::{Hello, HelloServer};#[derive(Default)]
pub struct HelloService {}#[tonic::async_trait]
impl Hello for HelloService {async fn hello(&self, req: Request<HelloRequest>) -> Result<Response<HelloResponse>, Status> {println!("hello receive request: {:?}", req);let response = HelloResponse {data: format!("Hello, {}", req.into_inner().name),message: Some(BaseResponse {message: "Ok".to_string(),code: 200,}),};Ok(Response::new(response))}
}#[derive(Default)]
pub struct GoodbyeService {}#[tonic::async_trait]
impl Goodbye for GoodbyeService {async fn goodbye(&self,req: Request<GoodbyeRequest>,) -> Result<Response<GoodbyeResponse>, Status> {println!("goodbye receive request: {:?}", req);let response = GoodbyeResponse {data: format!("Goodbye, {}", req.into_inner().name),message: Some(BaseResponse {message: "Ok".to_string(),code: 200,}),};Ok(Response::new(response))}
}#[tokio::main]
async fn main() -> Result<(), Box<dyn std::error::Error>> {let addr = "0.0.0.0:50051".parse()?;println!("server starting at: {}", addr);Server::builder().add_service(HelloServer::new(HelloService::default())).add_service(GoodbyeServer::new(GoodbyeService::default())).serve(addr).await?;Ok(())
}
  • grpc/src/bin/client.rs
use tonic::Request;
use tonic::transport::Endpoint;use grpc::goodbye::goodbye_client::GoodbyeClient;
use grpc::goodbye::GoodbyeRequest;
use grpc::hello;
use hello::hello_client::HelloClient;
use hello::HelloRequest;#[tokio::main]
async fn main() -> Result<(), Box<dyn std::error::Error>> {let addr = Endpoint::from_static("https://127.0.0.1:50051");let mut hello_cli = HelloClient::connect(addr.clone()).await?;let request = Request::new(HelloRequest {name: "tonic".to_string(),});let response = hello_cli.hello(request).await?;println!("hello response: {:?}", response.into_inner());let mut goodbye_cli = GoodbyeClient::connect(addr).await?;let request = Request::new(GoodbyeRequest {name: "tonic".to_string(),});let response = goodbye_cli.goodbye(request).await?;println!("goodbye response: {:?}", response.into_inner());Ok(())
}

运行及测试

cargo run --bin server
cargo run --bin client

故障时重新编译：cargo clean && cargo build

关于 Github Action

  • 需添加步骤
- name: Install protocrun: sudo apt-get install -y protobuf-compiler

  完事 ～～

参考资料：

  • Rust grpc 实现 - https://jasonkayzk.github.io/2022/12/03/Rust%E7%9A%84GRPC%E5%AE%9E%E7%8E%B0Tonic/

  • Tonic 流式 grpc - https://github.com/hyperium/tonic/blob/master/examples/routeguide-tutorial.md

  • 开源库 - https://github.com/tokio-rs/prost

  • Tonic - https://github.com/hyperium/tonic

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