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使用Protobuf實現(xiàn)客戶端與服務(wù)器之間的通信協(xié)議層

我快閉嘴 ? 來源:coding到燈火闌珊 ? 作者:李明 ? 2022-09-14 09:26 ? 次閱讀
本系列是關(guān)于用Rust構(gòu)建一個KV Server的系列文章,內(nèi)容包括用tokio做底層異步網(wǎng)絡(luò)通訊、使用toml文件做配置、protobuf做傳輸協(xié)議、內(nèi)存/RockDB做數(shù)據(jù)存儲、事件通知、優(yōu)雅關(guān)機、并發(fā)連接限制及測量監(jiān)控等。
在上一篇文章中,我們用tokio實現(xiàn)了客戶端和服務(wù)器的基本框架并設(shè)置了toml格式的配置文件。在這一篇文章中,我們參考Redis的命令:GET、SET、PUBLISH和SUBSCRIBE,使用Protobuf來實現(xiàn)客戶端與服務(wù)器之間的通信協(xié)議層。為了處理Protobuf,我們加入了post庫。同時加入了tracing庫用于日志處理。Cargo.toml如下:
[dependencies]anyhow = "1"tokio = { version = "1.19", features = ["full"] }serde = { version = "1", features = ["derive"] }toml = "0.5"tracing = "0.1"tracing-subscriber = "0.3"bytes = "1"prost = "0.11"
[build-dependencies]prost-build = "0.11"
Protobuf在項目根目錄下新建cmd.proto,加入如下代碼:
 1syntax="proto3";
 2
 3packagecmd;
 4
 5//命令請求
 6messageCmdRequest{
 7oneofreq_data{
 8Getget=1;
 9Setset=2;
10Publishpublish=3;
11Subscribesubscribe=4;
12Unsubscribeunsubscribe=5;
13}
14}
15
16//服務(wù)器的響應(yīng)
17messageCmdResponse{
18uint32status=1;
19stringmessage=2;
20bytesvalue=3;
21}
22
23//請求值命令
24messageGet{
25stringkey=1;
26}
27
28//存儲值命令
29messageSet{
30stringkey=1;
31bytesvalue=2;
32uint32expire=3;
33}
34
35//向Topic發(fā)布值命令
36messagePublish{
37stringtopic=1;
38bytesvalue=2;
39}
40
41//訂閱Topic命令
42messageSubscribe{
43stringtopic=1;
44}
45
46//取消訂閱命令
47messageUnsubscribe{
48stringtopic=1;
49uint32id=2;
50}
在src目錄下創(chuàng)建pb目錄,在根目錄下創(chuàng)建build.rs文件,加入如下代碼:
1fnmain(){
2letmutconf=prost_build::new();
3conf.bytes(&["."]);
4conf.type_attribute(".","#[derive(PartialOrd)]");
5conf.out_dir("src/pb")
6.compile_protos(&["cmd.proto"],&["."])
7.unwrap();
8}
在src/pb目錄下已經(jīng)自動生成了cmd.rs文件。在src/pb目錄下創(chuàng)建mod.rs文件,加入如下代碼:
 1usebytes::Bytes;
 2
 3usecrate::{cmd_request::ReqData,CmdRequest,Get,Publish,Set,Subscribe,Unsubscribe};
 4
 5pubmodcmd;
 6
 7implCmdRequest{
 8//GET命令
 9pubfnget(key:implInto)->Self{
10Self{
11req_data:Some(ReqData::Get(Get{key:key.into()})),
12}
13}
14
15//SET命令
16pubfnset(key:implInto,value:Bytes,expire:u32)->Self{
17Self{
18req_data:Some(ReqData::Set(Set{
19key:key.into(),
20value,
21expire,
22})),
23}
24}
25
26//PUBLISH命令
27pubfnpublish(topic:implInto,value:Bytes)->Self{
28Self{
29req_data:Some(ReqData::Publish(Publish{
30topic:topic.into(),
31value,
32})),
33}
34}
35
36//訂閱命令
37pubfnsubscribe(topic:implInto)->Self{
38Self{
39req_data:Some(ReqData::Subscribe(Subscribe{
40topic:topic.into(),
41})),
42}
43}
44
45//解除訂閱命令
46pubfnunsubscribe(topic:implInto,id:u32)->Self{
47Self{
48req_data:Some(ReqData::Unsubscribe(Unsubscribe{
49topic:topic.into(),
50id,
51})),
52}
53}
54}
55
56implCmdResponse{
57pubfnnew(status:u32,message:String,value:Bytes)->Self{
58Self{
59status,
60message,
61value,
62}
63}
64}
在 src/lib.rs 中,引入pb模塊:
1modpb;
2pubusepb::*;
客戶端 & 服務(wù)器我們使用tokio-util庫的Frame里的LengthDelimitedCodec(根據(jù)長度進行編解碼)對protobuf協(xié)議進行封包解包。在Cargo.toml里加入tokio-util依賴:
[dependencies]......futures = "0.3"tokio-util = {version = "0.7", features = ["codec"]}......
修改src/bin/kv_server.rs代碼:
 1#[tokio::main]
 2asyncfnmain()->Result<(),Box>{
 3tracing_subscriber::init();
 4
 5......
 6
 7loop{
 8......
 9
10tokio::spawn(asyncmove{
11//使用Frame的LengthDelimitedCodec進行編解碼操作
12letmutstream=Framed::new(stream,LengthDelimitedCodec::new());
13whileletSome(Ok(mutbuf))=stream.next().await{
14//對客戶端發(fā)來的protobuf請求命令進行拆包
15letcmd_req=CmdRequest::decode(&buf[..]).unwrap();
16info!("Receiveacommand:{:?}",cmd_req);
17
18buf.clear();
19
20//對protobuf的請求響應(yīng)進行封包,然后發(fā)送給客戶端。
21letcmd_res=CmdResponse::new(200,"success".to_string(),Bytes::default());
22cmd_res.encode(&mutbuf).unwrap();
23stream.send(buf.freeze()).await.unwrap();
24}
25info!("Client{:?}disconnected",addr);
26});
27}
28}
修改src/bin/kv_client.rs代碼:
 1#[tokio::main]
 2asyncfnmain()->Result<(),Box>{
 3tracing_subscriber::init();
 4
 5......
 6
 7//使用Frame的LengthDelimitedCodec進行編解碼操作
 8letmutstream=Framed::new(stream,LengthDelimitedCodec::new());
 9letmutbuf=BytesMut::new();
10
11//創(chuàng)建GET命令
12letcmd_get=CmdRequest::get("mykey");
13cmd_get.encode(&mutbuf).unwrap();
14
15//發(fā)送GET命令
16stream.send(buf.freeze()).await.unwrap();
17info!("Send info successed!");
18
19//接收服務(wù)器返回的響應(yīng)
20whileletSome(Ok(buf))=stream.next().await{
21letcmd_res=CmdResponse::decode(&buf[..]).unwrap();
22info!("Receivearesponse:{:?}",cmd_res);
23}
24
25Ok(())
26}
我們打開二個終端,分別輸入以下命令:
RUST_LOG=info cargo run --bin kv_serverRUST_LOG=info cargo run --bin kv_client
服務(wù)器執(zhí)行結(jié)果:
INFO kv_server: Listening on 127.0.0.1:19999 ......INFO kv_server: Client: 127.0.0.1:50655 connectedINFO kv_server: Receive a command: CmdRequest { req_data: Some(Get(Get { key: "mykey" })) }
客戶端執(zhí)行結(jié)果:
INFO kv_client: Send info successedINFO kv_client: Receive a response: CmdResponse { status: 200, message: "success", value: b"" }

服務(wù)器和客戶端都正常處理了收到的請求和響應(yīng)。 下一篇文章我們將在服務(wù)器端使用內(nèi)存來存儲客戶端發(fā)送過來的數(shù)據(jù)。 完整代碼:https://github.com/Justin02180218/kv_server_rust


審核編輯:湯梓紅


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原文標題:用Rust實現(xiàn)KV Server-2 協(xié)議層

文章出處:【微信號:Rust語言中文社區(qū),微信公眾號:Rust語言中文社區(qū)】歡迎添加關(guān)注!文章轉(zhuǎn)載請注明出處。

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