RPC、gRPC与K8S CRI
一、什么是PRC ？
1.1 定义
RPC（Remote Procedure Call），远程过程调用。是一个计算机通信协议，该协议允许运行于一台计算机的程序调用另一个地址空间（通常为另一台开放网络的计算机）的子程序。而在开发人员的视角看来，该调用过程和调用本地过程一样，无需额外编程。在这个过程中，RPC也可以轻易的进行跨语言调用。
举例来说：存在两台服务器A，B，在A服务器上部署了一个应用程序，该应用程序需要调用在B服务器上应用提供的函数/方法。RPC的作用，就是让A可以通过网络跨内存空间调用B上的函数/方法。
为什么不用Restful接口要提出RPC？ Restful接口每次调用时，都需要编写http请求。RPC能做到的，是像本地调用一样去发起远程调用而让使用者对远程调用无感知。
1.2 组件
-
Server：RPC服务的提供者，上述例子中为服务器B。
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Client：RPC服务的调用方，上述例子中的服务器A。
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Client Stub：存放Server的地址信息，再将服务端的请求打包成网络消息，通过网络远程发送给服务方。
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Server stub：接收客户端发送过来的消息，将消息解包，并调用本地的方法。
1.3 RPC调用过程
(1) 客户端（client）以本地调用方式（即以接口的方式）调用服务；
(2) 客户端存根（client stub）接收到调用后，负责将方法、参数等组装成能够进行网络传输的消息体（将消息体对象序列化为二进制）；
(3) 客户端通过sockets将消息发送到服务端；
(4) 服务端存根( server stub）收到消息后进行解码（将消息对象反序列化）；
(5) 服务端存根( server stub）根据解码结果调用本地的服务；
(6) 本地服务执行并将结果返回给服务端存根( server stub）；
(7) 服务端存根( server stub）将返回结果打包成消息（将结果消息对象序列化）；
(8) 服务端（server）通过sockets将消息发送到客户端；
(9) 客户端存根（client stub）接收到结果消息，并进行解码（将结果消息发序列化）；
(10) 客户端（client）得到最终结果。
RPC将中间过程封装起来，使用户无感知。
二、什么是GRPC？
gRPC (Google Remote Procedure Calls) 是Google发起的一个开源远程过程调用 (Remote procedure call) 系统。该系统基于 HTTP/2 协议传输，使用Protocol Buffers 作为接口描述语言。
gRPC是RPC系统的一种。 其基于 HTTP/2 标准设计，带来诸如双向流、流控、头部压缩、单 TCP 连接上的多复用请求等特性。
2.1 Protocol Buffers
Protocol Buffers是一种序列化数据结构的协议。其包含一个接口描述语言用来描述一些方法与数据结构，并可以通过一些工具来将这些描述转化为代码。具体的Protocol语法这里不谈，接下来用一个Python gRPC例子说明gRPC基础概念。
2.2 gRPC Python示例 (参考：daydaygo)
通过代码往往能加深理解！
环境需求：Python3、Proto3、pip包：grpcio、grpc-tools。
- 编写
.proto文件：定义服务Greeter和 APISayHello。定义请求和回复message格式。
// helloworld.proto
syntax = "proto3";
service Greeter {
rpc SayHello(HelloRequest) returns (HelloReply) {}
}
message HelloRequest {
string name = 1;
}
message HelloReply {
string message = 1;
}
- 通过grpc-tools编译protocol文件
python -m grpc_tools.protoc --python_out=. --grpc_python_out=. -I. helloworld.proto
python -m grpc_tools.protoc: python 下的 protoc 编译器通过 python 模块(module) 实现, 所以说这一步非常省心--python_out=.: 编译生成处理 protobuf 相关的代码的路径, 这里生成到当前目录--grpc_python_out=.: 编译生成处理 grpc 相关的代码的路径, 这里生成到当前目录-I. helloworld.proto: proto 文件的路径, 这里的 proto 文件在当前目录
? 编译后生成两个Python模块
helloworld_pb2.py: 用来和 protobuf 数据进行交互
helloworld_pb2_grpc.py: 用来和 grpc 进行交互
- gRPC Server实现
from concurrent import futures
import time
import grpc
import helloworld_pb2
import helloworld_pb2_grpc
# 实现 proto 文件中定义的 GreeterServicer
class Greeter(helloworld_pb2_grpc.GreeterServicer):
# 实现 proto 文件中定义的 rpc 调用
def SayHello(self, request, context):
return helloworld_pb2.HelloReply(message = 'hello {msg}'.format(msg = request.name))
def serve():
# 注册启动 rpc 服务
server = grpc.server(futures.ThreadPoolExecutor(max_workers=10))
helloworld_pb2_grpc.add_GreeterServicer_to_server(Greeter(), server)
server.add_insecure_port('[::]:50051')
server.start()
try:
while True:
time.sleep(60*60*24) # one day in seconds
except KeyboardInterrupt:
server.stop(0)
if __name__ == '__main__':
serve()
server端提供了 rpc服务的实现并注册开启rpc服务。
- gRPC Client实现
import grpc
import helloworld_pb2
import helloworld_pb2_grpc
def run():
# 连接 rpc 服务器
channel = grpc.insecure_channel('localhost:50051')
# 调用 rpc 服务
stub = helloworld_pb2_grpc.GreeterStub(channel)
response = stub.SayHello(helloworld_pb2.HelloRequest(name='czl'))
print("Greeter client received: " + response.message)
if __name__ == '__main__':
run()
三、K8S CRI接口
3.1 CRI是什么？
CRI（Container Runtime Interface）容器运行时接口，定义了容器和镜像的服务的接口。因为容器运行时与镜像的生命周期是彼此隔离的，因此需要定义两个服务。该接口使用Protocol Buffer，基于gRPC。使用CRI接口，我们可以通过rpc的方式调用管理k8s集群容器。
3.2 iSula CRI
ISulad使用CRI接口，实现了和kubernetes 的对接。接下来演示python iSula CRI接口的调用。
首先需要通过grpc-io工具编译CRI proto文件生成核心python模块并开启iSulad-CRI服务。
import grpc
import api_pb2_grpc
import api_pb2
if __name__ == '__main__':
# connect to rpc service
channel = grpc.insecure_channel('unix:///var/run/isulad.sock')
# rpc server： container and image server
runtime_stub = api_pb2_grpc.RuntimeServiceStub(channel)
image_stub = api_pb2_grpc.ImageServiceStub(channel)
# get iSulad version
response = runtime_stub.Version(api_pb2.VersionRequest())
print(response)
其余CRI API调用方式类似，具体参考其proto文件。