python實(shí)現(xiàn)一個(gè)簡(jiǎn)單RPC框架的示例

更新時(shí)間：2020年10月28日 16:01:58 作者：FXL

本文將會(huì)使用Python實(shí)現(xiàn)一個(gè)最簡(jiǎn)單的RPC框架，不具有實(shí)用意義，但可以讓你清醒地理解RPC框架的幾個(gè)組成部分，只是比看Python自帶的xmlrpc清晰。

本文需要一點(diǎn)Python socket基礎(chǔ)。

回顧RPC

客戶端（Client）：服務(wù)調(diào)用方。
客戶端存根（Client Stub）：存放服務(wù)端地址信息，將客戶端的請(qǐng)求參數(shù)數(shù)據(jù)信息打包成網(wǎng)絡(luò)消息，再通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳輸發(fā)送給服務(wù)端。
服務(wù)端存根（Server Stub）：接收客戶端發(fā)送過(guò)來(lái)的請(qǐng)求消息并進(jìn)行解包，然后再調(diào)用本地服務(wù)進(jìn)行處理。
服務(wù)端（Server）：服務(wù)的真正提供者。
Network Service：底層傳輸，可以是 TCP 或 HTTP。

實(shí)現(xiàn)jsonrpc

在實(shí)現(xiàn)前，簡(jiǎn)單理一下整體思路。

1、Network Service 直接使用Python Socket相關(guān)的API實(shí)現(xiàn) 2.傳輸數(shù)據(jù)使用JSON，在Socket層會(huì)被壓成二進(jìn)制，我們無(wú)需關(guān)心。

模仿xmlrpc，Client與Server都采用Minix多繼承機(jī)制來(lái)實(shí)現(xiàn)，每個(gè)類(lèi)負(fù)責(zé)自身的事情，最終暴露出現(xiàn)的只有一個(gè)類(lèi)中有限的方法。

先從Client端開(kāi)始實(shí)現(xiàn)。

# client.py

 

import rpcclient

 

c = rpcclient.RPCClient()

c.connect('127.0.0.1', 5000)

res = c.add(1, 2, c=3)

print(f'res: [{res}]')

實(shí)例化rpcclient.RPCClient類(lèi)，然后調(diào)用connect方法鏈接Server端，隨后直接調(diào)用Server端的add方法，該方法的效果就是將傳入的數(shù)據(jù)進(jìn)行累加并將累加的結(jié)果返回，最后將add方法返回的結(jié)果打印出了。

RPCClient類(lèi)繼承于TCPClient類(lèi)與RPCStub類(lèi)。

# rpclient.py

class RPCClient(TCPClient, RPCStub):

    pass

其中TCPClient負(fù)責(zé)通過(guò)Socket實(shí)現(xiàn)TCP鏈接并將數(shù)據(jù)請(qǐng)求過(guò)去，而RPCStub類(lèi)主要將Client端調(diào)用Server端方法的相關(guān)信息打包，然后調(diào)用TCPClient類(lèi)中的方法發(fā)送則可，兩個(gè)類(lèi)同樣實(shí)現(xiàn)在rpclient.py文件中，代碼如下。

class TCPClient(object):

    def __init__(self):

        self.sock = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)

 

    def connect(self, host, port):

        '''鏈接Server端'''

        self.sock.connect((host, port))

 

    def send(self, data):

        '''將數(shù)據(jù)發(fā)送到Server端'''

        self.sock.send(data)

 

    def recv(self, length):

        '''接受Server端回傳的數(shù)據(jù)'''

        return self.sock.recv(length)

         

 

class RPCStub(object):

    def __getattr__(self, function):

        def _func(*args, **kwargs):

            d = {'method_name': function, 'method_args': args, 'method_kwargs': kwargs}

            self.send(json.dumps(d).encode('utf-8')) # 發(fā)送數(shù)據(jù)

            data = self.recv(1024) # 接收方法執(zhí)行后返回的結(jié)果

            return data

 

        setattr(self, function, _func)

        return _func

TCPClient類(lèi)就是常規(guī)的Socket API的操作，無(wú)需多言，主要看看RPCStub類(lèi)。

當(dāng)我們?cè)贑lient端調(diào)用res = c.add(1, 2, c=3)時(shí)，會(huì)執(zhí)行RPCStub中的__getattr__方法，該方法會(huì)將Client端調(diào)用的方法、參數(shù)等信息通過(guò)TCPServer類(lèi)的send方法發(fā)送，發(fā)送數(shù)據(jù)進(jìn)行了JSON格式化，方便Server端解碼，隨后便調(diào)用recv方法等待Server端相應(yīng)的數(shù)據(jù)返回。

因?yàn)镽PCClient類(lèi)本身沒(méi)有add方法，為了讓用戶做到Client端直接調(diào)用Server端方法的形式，先利用__getattr__構(gòu)建了_func方法，并將其通過(guò)setattr方法設(shè)置到RPCClient類(lèi)中，此時(shí)該類(lèi)就有Server端方法對(duì)應(yīng)的映射了。

調(diào)用add方法，就調(diào)用了對(duì)應(yīng)的_func方法，將數(shù)據(jù)發(fā)送至Server端。

Client端就這樣搞定了，接著來(lái)實(shí)現(xiàn)Server端，不用緊張，非常簡(jiǎn)單。

Server端的使用方式如下。

# server.py

 

import rpcserver

 

def add(a, b, c=10):

    sum = a + b + c

    return sum

 

s = rpcserver.RPCServer()

s.register_function(add) # 注冊(cè)方法

s.loop(5000) # 傳入要監(jiān)聽(tīng)的端口

實(shí)例化rpcserver.RPCServer類(lèi)，然后通過(guò)register_function方法將想被Client端調(diào)用的方法傳入，隨后調(diào)用loop方法，將要監(jiān)聽(tīng)的端口傳入，RPCServer類(lèi)的實(shí)現(xiàn)如下。

# rpcserver.py

 

class RPCServer(TCPServer, JSONRPC, RPCStub):

    def __init__(self):

        TCPServer.__init__(self)

        JSONRPC.__init__(self)

        RPCStub.__init__(self)

 

    def loop(self, port):

        # 循環(huán)監(jiān)聽(tīng) 5000 端口

        self.bind_listen(port)

        print('Server listen 5000 ...')

        while True:

            self.accept_receive_close()

 

    def on_msg(self, data):

        return self.call_method(data)

RPCServer繼承自TCPServer、JSONRPC、RPCStub，這些類(lèi)同樣實(shí)現(xiàn)在rpcserver.py文件中并且給出了詳細(xì)的注釋?zhuān)跃驮敿?xì)解釋了。

class TCPServer(object):

    def __init__(self):

        self.sock = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)

 

    def bind_listen(self, port):

        self.sock.bind(('0.0.0.0', port))

        self.sock.listen(5)

 

    def accept_receive_close(self):

        '''獲取Client端信息'''

        (client_socket, address) = self.sock.accept()

        msg = client_socket.recv(1024)

        data = self.on_msg(msg)

        client_socket.sendall(data) # 回傳

        client_socket.close()

 

 

class JSONRPC(object):

    def __init__(self):

        self.data = None

 

    def from_data(self, data):

        '''解析數(shù)據(jù)'''

        self.data = json.loads(data.decode('utf-8'))

 

    def call_method(self, data):

        '''解析數(shù)據(jù)，調(diào)用對(duì)應(yīng)的方法變將該方法執(zhí)行結(jié)果返回'''

        self.from_data(data)

        method_name = self.data['method_name']

        method_args = self.data['method_args']

        method_kwargs = self.data['method_kwargs']

        res = self.funs[method_name](*method_args, **method_kwargs)

        data = {"res": res}

        return json.dumps(data).encode('utf-8')

 

 

class RPCStub(object):

    def __init__(self):

        self.funs = {}

 

    def register_function(self, function, name=None):

        '''Server端方法注冊(cè)，Client端只可調(diào)用被注冊(cè)的方法'''

        if name is None:

            name = function.__name__

        self.funs[name] = function

至此，Client端和Server端都寫(xiě)好了。

測(cè)試：