Java Grpc实例创建负载均衡详解

Grpc是googe开发的，是一款语言中立、平台中立、开源的远程过程调用(RPC)系统。新公司的项目服务之间的调用使用的Grpc来实现服务间的调用，这边一开始接到的工作内容是基于Nginx实现Grpc服务端的负载均衡。Nginx的1.13及以上版本是支持grpc的反向代理和负载均衡的。但是公司的nginx服务器的版本是1.10的，所以没办法直接使用grpc的代理。只能使用更底层的tcp层的负载均衡。最终服务跑起来是感觉挺简单的，但是nginx的基础太差，所以过程有点曲折。还是记录下吧。

文章分两部分，一个是创建简单的Grpc客户端和服务端的例子（其实也是用的网上的demo，这边就贴一下源码，讲下更细的实现步骤），然后对比下Nginx的Grpc负载均衡和Tcp的负载均衡。

一、Java创建Grpc客户端和服务端的例子（创建的配置信息相关的代码基本网上博客的，忘记是哪篇文章了，所以暂时没法给出转载链接。）

　　1、在开发工具ide上创建一个maven project。打包方式选择jar。

　　2、在POM.xml上增加grpc相关的依赖及maven的打包插件

<dependencies>
  <dependency>
    <groupId>io.grpc</groupId>
    <artifactId>grpc-netty</artifactId>
    <version>1.17.1</version>
  </dependency>
  <dependency>
    <groupId>io.grpc</groupId>
    <artifactId>grpc-protobuf</artifactId>
    <version>1.17.1</version>
  </dependency>
  <dependency>
    <groupId>io.grpc</groupId>
    <artifactId>grpc-stub</artifactId>
    <version>1.17.1</version>
  </dependency>
</dependencies>
<build>
  <extensions>
    <extension>
      <groupId>kr.motd.maven</groupId>
      <artifactId>os-maven-plugin</artifactId>
      <version>1.4.1.Final</version>
    </extension>
  </extensions>
  <plugins>
    <plugin>
      <groupId>org.xolstice.maven.plugins</groupId>
      <artifactId>protobuf-maven-plugin</artifactId>
      <version>0.5.0</version>
      <configuration>
        <protocArtifact>com.google.protobuf:protoc:3.0.0:exe:${os.detected.classifier}</protocArtifact>
        <pluginId>grpc-java</pluginId>
        <pluginArtifact>io.grpc:protoc-gen-grpc-java:1.0.0:exe:${os.detected.classifier}</pluginArtifact>
      </configuration>
      <executions>
        <execution>
          <goals>
            <goal>compile</goal>
            <goal>compile-custom</goal>
          </goals>
        </execution>
      </executions>
    </plugin>
    <plugin>
        <groupId>org.apache.maven.plugins</groupId>
        <artifactId>maven-compiler-plugin</artifactId>
        <version>2.3.2</version>
        <configuration>
          <source>1.8</source>
          <target>1.8</target>
        </configuration>
      </plugin>
  </plugins>
</build>

　　3、在项目下的路径src/main下面创建proto文件夹，并在里面创建一个hello.proto文件。具体如下截图。

　　4、在hello.proto文件上输入，相应的配置信息，用来映射生成java代码。里面的内容就是生成一个MyRPC的服务提供一个sayHi的接口，接口需要传递一个request类的实例，该request实例只有一个name的字段。然后进行相应的业务代码处理之后，返回一个response类的实例，也是只有一个name的字段。

　　　　如果进行到这边，看到第2步添加依赖上面的<execution>标签可能报错，先暂时不要管他。直接进行第5步。

syntax = "proto3";
option java_package = "com.qidai.proto";
option java_outer_classname = "MyThing";

message Request {
  string name = 1;
}
message Response {
  string name = 2;
}
service MyRPC {
  rpc sayHi(Request) returns(Response);
}

　　5、运行项目，右击项目Run as -->maven build....->protobuf:compile以及protobuf:compile-custom，这样就编译生成了相应的代码了。不过存放的路径不对，需要自己拷贝到相应的项目目录下。

　　6、grpc的客户端和服务端代码需要自己编写。不过这一块的demo已经很全了。c+v然后改成自己的自己需要的就行了。

　　服务端demo：

package server;
import com.qidai.proto.MyRPCGrpc;
import com.qidai.proto.MyThing;
import io.grpc.ServerBuilder;
import io.grpc.stub.StreamObserver;
import service.RequestImpl;

import java.io.IOException;
public class Server {
  private static final int PORT = 2222;
  private final io.grpc.Server server;
  public Server() throws IOException {
    //这个部分启动server
    this.server = ServerBuilder.forPort(PORT)
        .addService(new RequestImpl())
        .build()
        .start();
    System.out.println("Server1 Started ...");
  }
  private void stop() {
    if (server != null) {
      server.shutdown();
    }
  }
  private void blockUntilShutdown() throws InterruptedException {
    if (server != null) {
      server.awaitTermination();
    }
  }
  public static void main(String[] args) throws IOException, InterruptedException {
    Server server = new Server();
    //block Server防止关闭
    server.blockUntilShutdown();
  }

}

　　客户端demo

package client;
import com.qidai.proto.MyRPCGrpc;
import com.qidai.proto.MyRPCGrpc.MyRPCBlockingStub;
import com.qidai.proto.MyThing;
import io.grpc.ManagedChannel;
import io.grpc.ManagedChannelBuilder;
import java.util.concurrent.TimeUnit;
public class Client {
  private final ManagedChannelBuilder<?> managedChannelBuilder;
  private final MyRPCBlockingStub blockingStub;
  private final ManagedChannel channel;
  public Client(String name, int port) {
    managedChannelBuilder = ManagedChannelBuilder.forAddress(name, port);
    channel = managedChannelBuilder.usePlaintext().build();
    blockingStub = MyRPCGrpc.newBlockingStub(channel);
  }
  public void shutdown() throws InterruptedException {
    channel.shutdown().awaitTermination(5, TimeUnit.SECONDS);
  }
  public void sayHi(String name){
    MyThing.Request request = MyThing.Request.newBuilder().setName(name).build();
    MyThing.Response response = blockingStub.sayHi(request);
    System.out.println(response.getName());
  }
  public static void main(String[] args) throws Exception{
    Client client = new Client("localhost", 5005);
    for (int i = 0; i < 10; i++) {
      Thread.sleep(1000);
      //进行rpc调用的真正逻辑
      client.sayHi("Hello Server1111 ->5005 " + i);
    }
    client.shutdown();
    Client client2 = new Client("localhost", 5005);
    for (int i = 0; i < 10; i++) {
      Thread.sleep(1000);
      //进行rpc调用的真正逻辑
      client2.sayHi("Hello Server2222 ->5005 " + i);
    }
    client2.shutdown();
  }
}

　　7、接下来就是才是比较关键的一步，实现自己的grpc服务端的业务代码。主要的关键步骤就是继承grpc自动映射出来的抽象类。是不是很熟悉，没错就是proto文件里面配置的服务。然后重写服务里面配置的方法即可。最后放心大胆的去根据传递的request参数去做相关的业务逻辑的处理。并用response封装需要返回的接口。（此处的request与response均是grcp根据proto配置文件映射出来的相关实体类。）

package service;

import com.qidai.proto.MyRPCGrpc.MyRPCImplBase;
import com.qidai.proto.MyThing.Response;

public class RequestImpl extends MyRPCImplBase {

  @Override
  public void sayHi(com.qidai.proto.MyThing.Request request,
      io.grpc.stub.StreamObserver<com.qidai.proto.MyThing.Response> responseObserver) {
    //proto文件上定义的response返回信息
    Response response;

    System.out.println("Request>>>say::" + request.getName());
    //AccountQryResponse response = QryAccountProto.AccountQryResponse.newBuilder().setRc(1).setAmount(666).build();
    response = Response.newBuilder().setName("Response11111>>>say:::hello_client"+request.getName()).build();
    responseObserver.onNext(response);
    responseObserver.onCompleted();

    }

}

　　二、Grpc服务基于nginx（1.12.2）实现负载均衡。下面直接贴nginx相关的配置，服务端和客户端的代码改动都很小。只需调整ip和port的值即可。其他的不需要改动。

　　TCP层负载均衡配置

stream {

  log_format proxy '$remote_addr [$time_local] '
         '$protocol $status $bytes_sent $bytes_received '
         '$session_time "$upstream_addr" '
         '"$upstream_bytes_sent" "$upstream_bytes_received" "$upstream_connect_time"';
  include ./conf.d/*.tcpstream;

  upstream grpc {
    server 127.0.0.1:2223;
    server 127.0.0.1:2222;
  }

  server {

  error_log    logs/device5001_error.log;
  access_log   logs/device5001_access.log proxy;

    listen 5005;
    proxy_pass grpc;
  }

}

　　grpc的负载均衡配置（grpc的支持在nginx1.13之后才有，所以这里是1.17.0）

http {
  include    mime.types;
  default_type application/octet-stream;

  log_format main '$remote_addr - $remote_user [$time_local] "$request" '
           '$status $body_bytes_sent "$http_referer" '
           '"$http_user_agent" "$http_x_forwarded_for"';

  access_log logs/access.log main;

  sendfile    on;

  keepalive_timeout 65;

  gzip on;

  upstream grpcservers {
  server 127.0.0.1:2222;
  server 127.0.0.1:2223;
  }

  server {
    listen    8080 http2;
    server_name localhost;

    location / {
      grpc_pass grpc://grpcservers;
    }
  }
}

　　最后分别启动nginx1.12.2和nginx1.17.0，并在ide上启动服务端和客户端，更改相应的客户端端口。就可以看到控制台打印不同的信息了。tcp和grcp的负载均衡的效果是不一样的。这也是我客户端new 了一个client，然后又new 了一个client2的原因。比较懒，效果图就不贴了。

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