java版gRPC实战之六：客户端动态获取服务端地址

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《java版gRPC实战》全系列链接

客户端为什么要动态获取服务端地址

本文是《java版gRPC实战》系列的第六篇，前面咱们在开发客户端应用时，所需的服务端地址都是按如下步骤设置的：

在application.yml中配置，如下图：

在用到gRPC的bean中，使用注解GrpcClient即可将Stub类注入到成员变量中：

上述操作方式的优点是简单易用好配置，缺点也很明显：服务端的IP地址或者端口一旦有变化，就必须修改application.yml并重启客户端应用；

为什么不用注册中心

您一定会想到解决上述问题最简单的方法就是使用注册中心，如nacos、eureka等，其实我也是这么想的，直到有一天，由于工作原因，我要在一个已有的gRPC微服务环境部署自己的应用，这个微服务环境并非java技术栈，而是基于golang的，他们都使用了go-zero框架（老扎心了），这个go-zero框架没有提供java语言的SDK，因此，我只能服从go-zero框架的规则，从etcd中取得其他微服务的地址信息，才能调用其他gRPC服务端，如下图所示：

如此一来，咱们之前那种在application.yml中配置服务端信息的方法就用不上了，本篇咱们来开发一个新的gRPC客户端应用，满足以下需求：

创建Stub对象的时候，服务端的信息不再来自注解GrpcClient，而是来自查询etcd的结果；
etcd上的服务端信息有变化的时候，客户端可以及时更新，而不用重启应用；

本篇概览

本篇要开发名为get-service-addr-from-etcd的springboot应用，该应用从etcd取得local-server应用的IP和端口，然后调用local-server的sayHello接口，如下图：

local-server应用是个简单的gRPC服务端，其详细信息请参考《java版gRPC实战之二：服务发布和调用》
本篇由以下章节组成：

开发客户端应用；
部署gRPC服务端应用；
部署etcd；
模拟go-zero的规则，将服务端应用的IP地址和端口写入etcd；
启动客户端应用，验证能否正常调用服务端的服务；
重启服务端，重启的时候修改端口；
修改etcd中服务端的端口信息；
调用接口触发客户端重新实例化Stub对象；
验证客户端能否正常调用修改了端口的服务端服务；

源码下载

本篇实战中的完整源码可在GitHub下载到，地址和链接信息如下表所示(https://github.com/zq2599/blog_demos)：

名称	链接	备注
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这个git项目中有多个文件夹，《java版gRPC实战》系列的源码在grpc-tutorials文件夹下，如下图红框所示：

grpc-tutorials文件夹下有多个目录，本篇文章对应的客户端代码在get-service-addr-from-etcd目录下，如下图：

开发客户端应用

在父工程的build.gradle文件中新增一行，这是etcd相关的库，如下图红框所示：

在父工程grpc-turtorials下面新建名为get-service-addr-from-etcd的模块，其build.gradle内容如下：

plugins {

    id 'org.springframework.boot'

}

dependencies {

    implementation 'org.projectlombok:lombok'

    implementation 'org.springframework.boot:spring-boot-starter'

    implementation 'org.springframework.boot:spring-boot-starter-web'

    implementation 'net.devh:grpc-client-spring-boot-starter'

    implementation 'io.etcd:jetcd-core'

    implementation project(':grpc-lib')

}

配置文件application.yml，设置自己的web端口号和应用名，另外grpc.etcdendpoints是etcd集群的地址信息：

server:

  port: 8084

spring:

  application:

    name: get-service-addr-from-etcd

grpc:

  # etcd的地址，从此处取得gRPC服务端的IP和端口

  etcdendpoints: 'http://192.168.72.128:2379,http://192.168.50.239:2380,http://192.168.50.239:2381'

启动类DynamicServerAddressDemoApplication.java的代码就不贴了，普通的springboot启动类而已；
新增StubWrapper.java文件，这是个spring bean，要重点关注的是simpleBlockingStub方法，当bean在spring注册的时候simpleBlockingStub方法会被执行，这样每当bean在spring注册时，都会从etcd查询gRPC服务端信息，然后创建SimpleBlockingStub对象：

package com.bolingcavalry.dynamicrpcaddr;

import com.bolingcavalry.grpctutorials.lib.SimpleGrpc;

import io.etcd.jetcd.ByteSequence;

import io.etcd.jetcd.Client;

import io.etcd.jetcd.KV;

import io.etcd.jetcd.kv.GetResponse;

import io.grpc.Channel;

import io.grpc.ManagedChannelBuilder;

import lombok.Data;

import lombok.extern.slf4j.Slf4j;

import org.springframework.boot.context.properties.ConfigurationProperties;

import org.springframework.stereotype.Component;

import javax.annotation.PostConstruct;

import java.util.Arrays;

import static com.google.common.base.Charsets.UTF_8;

/**

 * @author will (zq2599@gmail.com)

 * @version 1.0

 * @description: 包装了SimpleBlockingStub实例的类，发起gRPC请求时需要用到SimpleBlockingStub实例

 * @date 2021/5/8 19:34

 */

@Component("stubWrapper")

@Data

@Slf4j

@ConfigurationProperties(prefix = "grpc")

public class StubWrapper {

    /**

     * 这是etcd中的一个key，该key对应的值是grpc服务端的地址信息

     */

    private static final String GRPC_SERVER_INFO_KEY = "/grpc/local-server";

    /**

     * 配置文件中写好的etcd地址

     */

    private String etcdendpoints;

    private SimpleGrpc.SimpleBlockingStub simpleBlockingStub;

    /**

     * 从etcd查询gRPC服务端的地址

     * @return

     */

    public String[] getGrpcServerInfo() {

        // 创建client类

        KV kvClient = Client.builder().endpoints(etcdendpoints.split(",")).build().getKVClient();

        GetResponse response = null;

        // 去etcd查询/grpc/local-server这个key的值

        try {

            response = kvClient.get(ByteSequence.from(GRPC_SERVER_INFO_KEY, UTF_8)).get();

        } catch (Exception exception) {

            log.error("get grpc key from etcd error", exception);

        }

        if (null==response || response.getKvs().isEmpty()) {

            log.error("empty value of key [{}]", GRPC_SERVER_INFO_KEY);

            return null;

        }

        // 从response中取得值

        String rawAddrInfo = response.getKvs().get(0).getValue().toString(UTF_8);

        // rawAddrInfo是“192.169.0.1:8080”这样的字符串，即一个IP和一个端口，用":"分割，

        // 这里用":"分割成数组返回

        return null==rawAddrInfo ? null : rawAddrInfo.split(":");

    }

    /**

     * 每次注册bean都会执行的方法，

     * 该方法从etcd取得gRPC服务端地址，

     * 用于实例化成员变量SimpleBlockingStub

     */

    @PostConstruct

    public void simpleBlockingStub() {

        // 从etcd获取地址信息

        String[] array = getGrpcServerInfo();

        log.info("create stub bean, array info from etcd {}", Arrays.toString(array));

        // 数组的第一个元素是gRPC服务端的IP地址，第二个元素是端口

        if (null==array || array.length<2) {

            log.error("can not get valid grpc address from etcd");

            return;

        }

        // 数组的第一个元素是gRPC服务端的IP地址

        String addr = array[0];

        // 数组的第二个元素是端口

        int port = Integer.parseInt(array[1]);

        // 根据刚才获取的gRPC服务端的地址和端口，创建channel

        Channel channel = ManagedChannelBuilder

                .forAddress(addr, port)

                .usePlaintext()

                .build();

        // 根据channel创建stub

        simpleBlockingStub = SimpleGrpc.newBlockingStub(channel);

    }

}

GrpcClientService是封装了StubWrapper的服务类：

package com.bolingcavalry.dynamicrpcaddr;

import com.bolingcavalry.grpctutorials.lib.HelloReply;

import com.bolingcavalry.grpctutorials.lib.HelloRequest;

import com.bolingcavalry.grpctutorials.lib.SimpleGrpc;

import io.grpc.StatusRuntimeException;

import lombok.Setter;

import net.devh.boot.grpc.client.inject.GrpcClient;

import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;

import org.springframework.stereotype.Service;

@Service

public class GrpcClientService {

    @Autowired(required = false)

    @Setter

    private StubWrapper stubWrapper;

    public String sendMessage(final String name) {

        // 很有可能simpleStub对象为null

        if (null==stubWrapper) {

            return "invalid SimpleBlockingStub, please check etcd configuration";

        }

        try {

            final HelloReply response = stubWrapper.getSimpleBlockingStub().sayHello(HelloRequest.newBuilder().setName(name).build());

            return response.getMessage();

        } catch (final StatusRuntimeException e) {

            return "FAILED with " + e.getStatus().getCode().name();

        }

    }

}

新增一个controller类GrpcClientController，提供一个http接口，里面会调用GrpcClientService的方法，最终完成远程gRPC调用：

package com.bolingcavalry.dynamicrpcaddr;

import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;

import org.springframework.web.bind.annotation.RequestMapping;

import org.springframework.web.bind.annotation.RequestParam;

import org.springframework.web.bind.annotation.RestController;

@RestController

public class GrpcClientController {

    @Autowired

    private GrpcClientService grpcClientService;

    @RequestMapping("/")

    public String printMessage(@RequestParam(defaultValue = "will") String name) {

        return grpcClientService.sendMessage(name);

    }

}

接下来新增一个controller类RefreshStubInstanceController，对外提供一个http接口refreshstub，作用是删掉stubWrapper这个bean，再重新注册一次，这样每当外部调用refreshstub接口，就可以从etcd取得服务端信息再重新实例化SimpleBlockingStub成员变量，这样就达到了客户端动态获取服务端地址的效果：

package com.bolingcavalry.dynamicrpcaddr;

import com.bolingcavalry.grpctutorials.lib.SimpleGrpc;

import org.springframework.beans.BeansException;

import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;

import org.springframework.beans.factory.support.AbstractBeanDefinition;

import org.springframework.beans.factory.support.BeanDefinitionBuilder;

import org.springframework.beans.factory.support.BeanDefinitionRegistry;

import org.springframework.beans.factory.support.DefaultListableBeanFactory;

import org.springframework.context.ApplicationContext;

import org.springframework.context.ApplicationContextAware;

import org.springframework.web.bind.annotation.RequestMapping;

import org.springframework.web.bind.annotation.RequestParam;

import org.springframework.web.bind.annotation.RestController;

@RestController

public class RefreshStubInstanceController implements ApplicationContextAware {

    private ApplicationContext applicationContext;

    @Autowired

    private GrpcClientService grpcClientService;

    @Override

    public void setApplicationContext(ApplicationContext applicationContext) throws BeansException {

        this.applicationContext = applicationContext;

    }

    @RequestMapping("/refreshstub")

    public String refreshstub() {

        String beanName = "stubWrapper";

        //获取BeanFactory

        DefaultListableBeanFactory defaultListableBeanFactory = (DefaultListableBeanFactory) applicationContext.getAutowireCapableBeanFactory();

        // 删除已有bean

        defaultListableBeanFactory.removeBeanDefinition(beanName);

        //创建bean信息.

        BeanDefinitionBuilder beanDefinitionBuilder = BeanDefinitionBuilder.genericBeanDefinition(StubWrapper.class);

        //动态注册bean.

        defaultListableBeanFactory.registerBeanDefinition(beanName, beanDefinitionBuilder.getBeanDefinition());

        // 更新引用关系(注意，applicationContext.getBean方法很重要，会触发StubWrapper实例化操作)

        grpcClientService.setStubWrapper(applicationContext.getBean(StubWrapper.class));

        return "Refresh success";

    }

}

编码完成，开始验证；

部署gRPC服务端应用

部署gRPC服务端应用很简单，启动local-server应用即可：

部署etcd

为了简化操作，我这里的etcd集群是用docker部署的，对应的docker-compose.yml文件内容如下：

version: '3'

services:

  etcd1:

    image: "quay.io/coreos/etcd:v3.4.7"

    entrypoint: /usr/local/bin/etcd

    command:

      - '--name=etcd1'

      - '--data-dir=/etcd_data'

      - '--initial-advertise-peer-urls=http://etcd1:2380'

      - '--listen-peer-urls=http://0.0.0.0:2380'

      - '--listen-client-urls=http://0.0.0.0:2379'

      - '--advertise-client-urls=http://etcd1:2379'

      - '--initial-cluster-token=etcd-cluster'

      - '--heartbeat-interval=250'

      - '--election-timeout=1250'

      - '--initial-cluster=etcd1=http://etcd1:2380,etcd2=http://etcd2:2380,etcd3=http://etcd3:2380'

      - '--initial-cluster-state=new'

    ports:

      - 2379:2379

    volumes:

      - ./store/etcd1/data:/etcd_data

  etcd2:

    image: "quay.io/coreos/etcd:v3.4.7"

    entrypoint: /usr/local/bin/etcd

    command:

      - '--name=etcd2'

      - '--data-dir=/etcd_data'

      - '--initial-advertise-peer-urls=http://etcd2:2380'

      - '--listen-peer-urls=http://0.0.0.0:2380'

      - '--listen-client-urls=http://0.0.0.0:2379'

      - '--advertise-client-urls=http://etcd2:2379'

      - '--initial-cluster-token=etcd-cluster'

      - '--heartbeat-interval=250'

      - '--election-timeout=1250'

      - '--initial-cluster=etcd1=http://etcd1:2380,etcd2=http://etcd2:2380,etcd3=http://etcd3:2380'

      - '--initial-cluster-state=new'

    ports:

      - 2380:2379

    volumes:

      - ./store/etcd2/data:/etcd_data

  etcd3:

    image: "quay.io/coreos/etcd:v3.4.7"

    entrypoint: /usr/local/bin/etcd

    command:

      - '--name=etcd3'

      - '--data-dir=/etcd_data'

      - '--initial-advertise-peer-urls=http://etcd3:2380'

      - '--listen-peer-urls=http://0.0.0.0:2380'

      - '--listen-client-urls=http://0.0.0.0:2379'

      - '--advertise-client-urls=http://etcd3:2379'

      - '--initial-cluster-token=etcd-cluster'

      - '--heartbeat-interval=250'

      - '--election-timeout=1250'

      - '--initial-cluster=etcd1=http://etcd1:2380,etcd2=http://etcd2:2380,etcd3=http://etcd3:2380'

      - '--initial-cluster-state=new'

    ports:

      - 2381:2379

    volumes:

      - ./store/etcd3/data:/etcd_data

准备好上述文件后，执行docker-compose up -d即可创建集群；

将服务端应用的IP地址和端口写入etcd

我这边local-server所在服务器IP是192.168.50.5，端口9898，所以执行以下命令将local-server信息写入etcd：

docker exec 08_etcd2_1 /usr/local/bin/etcdctl put /grpc/local-server 192.168.50.5:9898

启动客户端应用

打开DynamicServerAddressDemoApplication.java，点击下图红框位置，即可启动客户端应用：

注意下图红框中的日志，该日志证明客户端应用从etcd获取服务端信息成功：

浏览器访问应用get-service-addr-from-etcd的http接口，成功收到响应，证明gRPC调用成功：

去看local-server的控制台，如下图红框，证明远程调用确实执行了：

重启服务端，重启的时候修改端口

为了验证动态获取服务端信息是否有效，咱们先把local-server应用的端口改一下，如下图红框，改成9899：

改完重启local-server，如下图红框，可见gRPC端口已经改为9899：

这时候再访问get-service-addr-from-etcd的http接口，由于get-service-addr-from-etcd不知道local-server的监听端口发生了改变，因此还是去访问9898端口，毫无意外的返回了失败：

修改etcd中服务端的端口信息

现在执行以下命令，将etcd中的服务端信息改为正确的：

docker exec 08_etcd2_1 /usr/local/bin/etcdctl put /grpc/local-server 192.168.50.5:9899

调用接口触发客户端重新实例化Stub对象

聪明的您一定知道接下来要做的事情了：让StubWrapper的bean重新在spring环境注册，也就是调用RefreshStubInstanceController提供的http接口refreshstub：

查看get-service-addr-from-etcd应用的控制台，如下图红框，StubWrapper已经重新注册了，并且从etcd取得了最新的服务端信息：

验证客户端能否正常调用修改了端口的服务端服务

再次访问get-service-addr-from-etcd应用的web接口，如下图，gRPC调用成功：

至此，在不修改配置不重启服务的情况下，客户端也可以适应服务端的变化了，当然了，本文只是提供基本的操作参考，实际上的微服务环境会更复杂，例如refreshstub接口可能被其他服务调用，这样服务端有了变化可以更加及时地被更新，还有客户端本身也肯能是gRPC服务提供方，那也要把自己注册到etcd上去，还有利用etcd的watch功能监控指定的服务端是否一直存活，以及同一个gRPC服务的多个实例如何做负载均衡，等等，这些都要根据您的实际情况来定制；
本篇内容过多，可见对于这些官方不支持的微服务环境，咱们自己去做注册发现的适配很费时费力的，如果设计和选型能自己做主，我们更倾向于使用现成的注册中心，接下来的文章，咱们就一起尝试使用eureka为gRPC提供注册发现服务；

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巴特西

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客户端为什么要动态获取服务端地址

为什么不用注册中心

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部署etcd

将服务端应用的IP地址和端口写入etcd

启动客户端应用

重启服务端，重启的时候修改端口

修改etcd中服务端的端口信息

调用接口触发客户端重新实例化Stub对象

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