使用Thrift RPC编写程序

http://dongxicheng.org/search-engine/thrift-rpc/

1．概述

本文以C++语言为例介绍了thrift RPC的使用方法，包括对象序列化和反序列化，数据传输和信息交换等。

本文采用了一个示例进行说明，该示例主要完成传输（上报日志或者报表）功能，该示例会贯穿本文，内容涉及thrift定义，代码生成，thrift类说明，client编写方法，server编写方法等。

关于Thrift架构分析，可参考：Thrift架构介绍。

关于Thrift文件编写方法，可参考：Thrift使用指南。

2．示例描述

假设我们要使用thrift RPC完成一个数据传输任务，数据格式和PRC接口用一个thrift文件描述，具体如下：

(1) book.thrift，用于描述书籍信息的thrift接口

//book.thrift，

namespace cpp example

struct Book_Info {

1: i32 book_id,

2: string book_name,

3: string book_author,

4: double book_price,

5: string book_publisher,

}

(2) rpc.thrift，client向server传输数据（上报日志或者报表）的RPC接口

//rpc.thrift

namespace cpp example

include "book.thrift"

service BookServlet {

bool Sender(1: list<book.Book_Info> books);

oneway void Sender2(1: list<book.Book_Info> books);

}

说明：该thrift文件定义了一个service，它包含两个接口，server端需要实现这两个接口以对client提供服务。其中，第一个接口函数是阻塞式的，即要等待server返回值以后才能继续，另外一个声明为oneway类型（返回值为void），表明该函数是非阻塞式的，将数据发给server后不必等待返回结果，但使用该函数时，需要考虑server的承受能力，适度的调整发送频率。

3． Thrift文件与生成的代码对应关系

每个thrift文件会产生四个文件，分别为：${thrift_name}_constants.h，${thrift_name}_constants.cpp，${thrift_name}_types.h，${thrift_name}_types.cpp

对于含有service的thrift文件，会额外生成两个文件，分别为：${service_name}.h，${service_name}.cpp

对于含有service的thrift文件，会生成一个可用的server桩：${service_name}._server.skeleton.cpp

对于本文中的例子，会产生以下文件：

book_constants.h book_constants.cpp

book_types.h book_types.cpp

rpc_constants.h rpc_constants.cpp

rpc_types.h rpc_types.cpp

BookServlet.h BookServlet.cpp

BookServlet_server.skeleton.cpp

4． Thrift类介绍

Thrift代码包（位于thrift-0.6.1/lib/cpp/src）有以下几个目录：

concurrency：并发和时钟管理方面的库

processor：Processor相关类

protocal：Protocal相关类

transport：transport相关类

server：server相关类

4.1 Transport类（how is transmitted？）

负责数据传输，有以下几个可用类：

TFileTransport：文件（日志）传输类，允许client将文件传给server，允许server将收到的数据写到文件中。

THttpTransport：采用Http传输协议进行数据传输

TSocket：采用TCP Socket进行数据传输

TZlibTransport：压缩后对数据进行传输，或者将收到的数据解压

下面几个类主要是对上面几个类地装饰（采用了装饰模式），以提高传输效率。

TBufferedTransport：对某个Transport对象操作的数据进行buffer，即从buffer中读取数据进行传输，或者将数据直接写入buffer

TFramedTransport：同TBufferedTransport类似，也会对相关数据进行buffer，同时，它支持定长数据发送和接收。

TMemoryBuffer：从一个缓冲区中读写数据

4.2 Protocol类（what is transmitted？）

负责数据编码，主要有以下几个可用类：

TBinaryProtocol：二进制编码

TJSONProtocol：JSON编码

TCompactProtocol：密集二进制编码

TDebugProtocol：以用户易读的方式组织数据

4.3 Server类（providing service for clients）

TSimpleServer：简单的单线程服务器，主要用于测试

TThreadPoolServer：使用标准阻塞式IO的多线程服务器

TNonblockingServer：使用非阻塞式IO的多线程服务器，TFramedTransport必须使用该类型的server

5．对象序列化和反序列化

Thrift中的Protocol负责对数据进行编码，因而可使用Protocol相关对象进行序列化和反序列化。

由于对象序列化和反序列化不设计传输相关的问题，所以，可使用TBinaryProtocol和TMemoryBuffer，具体如下：

（1）使用thrift进行对象序列化

//对对象object进行序列化，保存到str中

template <typename Type>

void Object2String(Type& object, string &str) {

shared_ptr<TMemoryBuffer> membuffer(new TMemoryBuffer());

shared_ptr<TProtocol> protocol(new TBinaryProtocol(membuffer));

object.write(protocol.get());

str.clear();

str = membuffer.getBufferAsString();

}

（2）使用thrift进行对象反序列化

//对str中保存的对象进行反序列化，保存到object中

template <typename Type>

void String2Object(string& buffer, Type &object) {

shared_ptr<TMemoryBuffer> membuffer(new TMemoryBuffer(

reinterpret_cast<uint*>(buffer.data())));

shared_ptr<TProtocol> protocol(new TBinaryProtocol(membuffer));

object.read(protocol.get());

}

6．编写client和server

6.1 client端代码编写

Client编写的方法分为以下几个步骤：

（1）定义TTransport，为你的client设置传输方式（如socket， http等）。

（2）定义Protocal，使用装饰模式（Decorator设计模式）封装TTransport，为你的数据设置编码格式（如二进制格式，JSON格式等）

（3）实例化client对象，调用服务接口。

说明：如果用户在thrift文件中定义了一个叫${server_name}的service，则会生成一个叫${server_name}Client的对象，比如，我给出的例子中，thrift会自动生成一个叫BookServletClient的类，Client端的代码编写如下：

#include " gen-cpp/BookServlet.h" //一定要包含该头文件

//其头文件，其他using namespace …….

int main(int argc, char** argv) {

shared_ptr<TTransport> socket(new TSocket("localhost", 9090));

shared_ptr<TTransport> transport(new TBufferedTransport(socket));

shared_ptr<TProtocol> protocol(new TBinaryProtocol(transport));

example::BookServletClient client(protocol);

try {

transport->open();

vector<example::Book_Info> books;

…...

client.Sender(books);//RPC函数，调用serve端的该函数

transport->close();

} catch (TException &tx) {

printf("ERROR: %s\n", tx.what());

}

6.2 Server端代码编写

（1）定义一个TProcess，这个是thrift根据用户定义的thrift文件自动生成的类

（2）使用TServerTransport获得一个TTransport

（3）使用TTransportFactory，可选地将原始传输转换为一个适合的应用传输（典型的是使用TBufferedTransportFactory）

（4）使用TProtocolFactory，为TTransport创建一个输入和输出

（5）创建TServer对象（单线程，可以使用TSimpleServer；对于多线程，用户可使用TThreadPoolServer或者TNonblockingServer），调用它的server()函数。

说明：thrift会为每一个带service的thrift文件生成一个简单的server代码（桩），在例子中，thrift会生成BookServlet_server.skeleton.cpp，用户可以在这个文件基础上实现自己的功能。

#include "gen-cpp/BookServlet.h"

#include <protocol/TBinaryProtocol.h>

#include <server/TSimpleServer.h>

#include <transport/TServerSocket.h>

#include <transport/TBufferTransports.h>

using namespace ::apache::thrift;

using namespace ::apache::thrift::protocol;

using namespace ::apache::thrift::transport;

using namespace ::apache::thrift::server;

using boost::shared_ptr;

using namespace example;

class BookServletHandler : virtual public BookServletIf {

public:

BookServletHandler() {

// Your initialization goes here

}

//用户需实现这个接口

bool Sender(const std::vector<example::Book_Info> & books) {

// Your implementation goes here

printf("Sender\n");

}

//用户需实现这个接口

void Sender2(const std::vector<example::Book_Info> & books) {

// Your implementation goes here

printf("Sender2\n");

}

};

int main(int argc, char **argv) {

int port = 9090;

shared_ptr<BookServletHandler> handler(new BookServletHandler());

shared_ptr<TProcessor> processor(new BookServletProcessor(handler));

shared_ptr<TServerTransport> serverTransport(new TServerSocket(port));

shared_ptr<TTransportFactory> transportFactory(new TBufferedTransportFactory());

shared_ptr<TProtocolFactory> protocolFactory(new TBinaryProtocolFactory());

TSimpleServer server(processor, serverTransport, transportFactory, protocolFactory);

server.serve();

return 0;

}

7．总结

至此，关于thrift框架的三篇文章已经全部完成，包括：

(1) Thrift框架介绍: Thrift框架介绍

(2) Thrift文件编写方法： Thrift使用指南

(3) Thrift RPC使用方法：利用Thrift RPC编写程序

与thrift类似的开源RPC框架还有google的protocal buffer，它虽然支持的语言比较少，但效率更高，因而受到越来越多的关注。

由于thrift开源时间很早，经受了时间的验证，因而许多系统更愿意采用thrift，如Hadoop，Cassandra等。

附：thrift与protocal buffer比较

从上面的比较可以看出，thrift胜在“丰富的特性“上，而protocal buffer胜在“文档化”非常好上。在具体实现上，它们非常类似，都是使用唯一整数标记字段域，这就使得增加和删除字段与不会破坏已有的代码。

它们的最大区别是thrift支持完整的client/server RPC框架，而protocal buffer只会产生接口，具体实现，还需要用户做大量工作。

另外，从序列化性能上比较，Protocal Buffer要远远优于thrift，具体可参考：http://www.ibm.com/developerworks/cn/linux/l-cn-gpb/?ca=drs-tp4608 。

8. 参考资料

(1) http://stuartsierra.com/2008/07/10/thrift-vs-protocol-buffers

(2) Thrift: Scalable Cross-Language Services Implementation. Mark Slee, Aditya Agarwal and Marc Kwiatkowski. Facebook

(3) Thrift网站：http://thrift.apache.org/

(4) Protocal Buffer网站：

http://code.google.com/intl/zh-CN/apis/protocolbuffers/docs/overview.html

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