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grpc中的拦截器

0.1、索引

https://waterflow.link/articles/

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当我们编写 HTTP 应用程序时，您可以使用 HTTP 中间件包装特定于路由的应用程序处理程序，可以在执行应用程序处理程序之前和之后执行一些常见的逻辑。 我们通常使用中间件来编写跨领域组件，例如授权、日志记录、缓存等。在 gRPC 中可以使用称为拦截器的概念来实现相同的功能。

通过使用拦截器，我们可以在客户端和服务器上拦截 RPC 方法的执行。 在客户端和服务器上，都有两种类型的拦截器：

  • UnaryInterceptor（一元拦截器）
  • StreamInterceptor（流式拦截器）

UnaryInterceptor 拦截一元 RPC，而 StreamInterceptor 拦截流式 RPC。

在一元 RPC 中，客户端向服务器发送单个请求并返回单个响应。 在流式 RPC 中，客户端或服务器，或双方（双向流式传输），获取一个流读取一系列消息返回，然后客户端或服务器从返回的流中读消息，直到没有更多消息为止。

1、在 gRPC 客户端中编写拦截器

我们可以在 gRPC 客户端应用程序中编写两种类型的拦截器：

  • UnaryClientInterceptor：UnaryClientInterceptor 拦截客户端上一元 RPC 的执行。
  • StreamClientInterceptor：StreamClientInterceptor拦截ClientStream的创建。 它可能会返回一个自定义的 ClientStream 来拦截所有 I/O 操作。

1、UnaryClientInterceptor

为了创建 UnaryClientInterceptor，可以通过提供 UnaryClientInterceptor 函数值调用 WithUnaryInterceptor 函数，该函数返回一个 grpc.DialOption 指定一元 RPC 的拦截器：

func WithUnaryInterceptor(f UnaryClientInterceptor) DialOption

然后将返回的 grpc.DialOption 值用作调用 grpc.Dial 函数以将拦截器应用于一元 RPC 的参数。

UnaryClientInterceptor func 类型的定义如下：

type UnaryClientInterceptor func(ctx context.Context, method string, req, reply interface{}, cc *ClientConn, invoker UnaryInvoker, opts …CallOption) error

参数调用者是完成 RPC 的处理程序，调用它是拦截器的责任。 UnaryClientInterceptor 函数值提供拦截器逻辑。 这是一个实现 UnaryClientInterceptor 的示例拦截器：

clientInterceptor := func(ctx context.Context, method string, req, reply interface{}, cc *grpc.ClientConn, invoker grpc.UnaryInvoker, opts ...grpc.CallOption) error {
		start := time.Now().Unix()
		err := invoker(ctx, method, req, reply, cc, opts...)
		end := time.Now().Unix()
    // 获取调用grpc的请求时长
		fmt.Println("request time duration: ", end - start)
		return err
	}

下面的函数返回一个 grpc.DialOption 值，它通过提供 UnaryClientInterceptor 函数值来调用 WithUnaryInterceptor 函数：

func WithUnaryInterceptorCustom() grpc.DialOption {
  clientInterceptor := func(ctx context.Context, method string, req, reply interface{}, cc *grpc.ClientConn, invoker grpc.UnaryInvoker, opts ...grpc.CallOption) error {
		start := time.Now().Unix()
		err := invoker(ctx, method, req, reply, cc, opts...)
		end := time.Now().Unix()
    // 获取调用grpc的请求时长
		fmt.Println("request time duration: ", end - start)
		return err
	}
	return grpc.WithUnaryInterceptor(clientInterceptor)
}

返回的 grpc.DialOption 值用作调用 grpc.Dial 函数以应用拦截器的参数：

conn, err := grpc.Dial("localhost:1234", grpc.WithInsecure(), WithUnaryInterceptorCustom())

搭建简单grpc服务可以参考这篇文章：https://waterflow.link/articles/

2、StreamClientInterceptor

为了创建 StreamClientInterceptor，可以通过提供 StreamClientInterceptor 函数值调用 WithStreamInterceptor 函数，该函数返回一个 grpc.DialOption 指定流 RPC 的拦截器：

func WithStreamInterceptor(f StreamClientInterceptor) DialOption {
	return newFuncDialOption(func(o *dialOptions) {
		o.streamInt = f
	})
}

然后将返回的 grpc.DialOption 值用作调用 grpc.Dial 函数的参数，以将拦截器应用于流式 RPC。

下面是 StreamClientInterceptor func 类型的定义：

type StreamClientInterceptor func(ctx context.Context, desc *StreamDesc, cc *ClientConn, method string, streamer Streamer, opts ...CallOption) (ClientStream, error)

下面是StreamClientInterceptor的具体实现：

// 包装下stream
// 结构体内嵌接口，初始化的时候需要赋值对象实现了该接口的所有方法
type wrappedStream struct {
	grpc.ClientStream
}

// 实现接收消息方法，并自定义打印
func (w *wrappedStream) RecvMsg(m interface{}) error  {
	log.Printf("====== [Client Stream Interceptor] " +
		"Receive a message (Type: %T) at %v",
		m, time.Now().Format(time.RFC3339))
	return w.ClientStream.RecvMsg(m)
}

// 实现发送消息方法，并自定义打印
func (w *wrappedStream) SendMsg(m interface{}) error {
	log.Printf("====== [Client Stream Interceptor] " +
		"Send a message (Type: %T) at %v",
		m, time.Now().Format(time.RFC3339))
	return w.ClientStream.SendMsg(m)
}

// 初始化包装stream
func newWrappedStream(s grpc.ClientStream) grpc.ClientStream {
	return &wrappedStream{s}
}

func WithStreamInterceptorCustom() grpc.DialOption {
	clientInterceptor := func(ctx context.Context, desc *grpc.StreamDesc, cc *grpc.ClientConn, method string, streamer grpc.Streamer, opts ...grpc.CallOption) (grpc.ClientStream, error) {
		clientStream, err := streamer(ctx, desc, cc, method, opts...)
		if err != nil {
			return nil, err
		}
    // 返回包装后的stream
    // 这里clientStream实现了grpc.ClientStream接口
		return newWrappedStream(clientStream), err
	}
	return grpc.WithStreamInterceptor(clientInterceptor)
}

这里需要注意：

  1. 定义一个包装stream结构体wrappedStream，这里用到了结构体内嵌接口的方式，直接实现了接口的所有方法，具体可以看注释
  2. 重写RecvMsg和SendMsg方法
  3. WithStreamInterceptorCustom拦截器中染回包装后的clientStream

为了将 StreamClientInterceptor 应用于流式 RPC，只需将 WithStreamInterceptor 函数返回的 grpc.DialOption 值作为调用 grpc.Dial 函数的参数传递。 您可以将 UnaryClientInterceptor 和 StreamClientInterceptor 值传递给 grpc.Dial 函数。

conn, err := grpc.Dial("localhost:1234", grpc.WithInsecure(), WithUnaryInterceptorCustom(), WithStreamInterceptorCustom())

完整的客户端代码像，下面这样：

package main

import (
	"context"
	"fmt"
	"google.golang.org/grpc"
	"grpcdemo/helloservice"
	"io"
	"log"
	"time"
)

func main() {
	// 连接grpc服务端，加入拦截器
	conn, err := grpc.Dial("localhost:1234", grpc.WithInsecure(), WithUnaryInterceptorCustom(), WithStreamInterceptorCustom())
	if err != nil {
		log.Fatal(err)
	}
	defer conn.Close()

  // 一元rpc
	unaryRpc(conn)
  // 流式rpc
	streamRpc(conn)

}

// 一元拦截器
func WithUnaryInterceptorCustom() grpc.DialOption {
	clientInterceptor := func(ctx context.Context, method string, req, reply interface{}, cc *grpc.ClientConn, invoker grpc.UnaryInvoker, opts ...grpc.CallOption) error {
		start := time.Now().Unix()
		err := invoker(ctx, method, req, reply, cc, opts...)
		end := time.Now().Unix()
		fmt.Println("invoker request time duration: ", end - start)
		return err
	}
	return grpc.WithUnaryInterceptor(clientInterceptor)
}

type wrappedStream struct {
	grpc.ClientStream
}

func (w *wrappedStream) RecvMsg(m interface{}) error  {
	log.Printf("====== [Client Stream Interceptor] " +
		"Receive a message (Type: %T) at %v",
		m, time.Now().Format(time.RFC3339))
	return w.ClientStream.RecvMsg(m)
}

func (w *wrappedStream) SendMsg(m interface{}) error {
	log.Printf("====== [Client Stream Interceptor] " +
		"Send a message (Type: %T) at %v",
		m, time.Now().Format(time.RFC3339))
	return w.ClientStream.SendMsg(m)
}

func newWrappedStream(s grpc.ClientStream) grpc.ClientStream {
	return &wrappedStream{s}
}

// 流式拦截器
func WithStreamInterceptorCustom() grpc.DialOption {
	clientInterceptor := func(ctx context.Context, desc *grpc.StreamDesc, cc *grpc.ClientConn, method string, streamer grpc.Streamer, opts ...grpc.CallOption) (grpc.ClientStream, error) {
		clientStream, err := streamer(ctx, desc, cc, method, opts...)
		if err != nil {
			return nil, err
		}
		return newWrappedStream(clientStream), err
	}
	return grpc.WithStreamInterceptor(clientInterceptor)
}

func unaryRpc(conn *grpc.ClientConn) {
	client := helloservice.NewHelloServiceClient(conn)
	reply, err := client.Hello(context.Background(), &helloservice.String{Value: "hello"})
	if err != nil {
		log.Fatal(err)
	}
	log.Println("unaryRpc recv: ", reply.Value)
}

func streamRpc(conn *grpc.ClientConn) {
	client := helloservice.NewHelloServiceClient(conn)
	stream, err := client.Channel(context.Background())
	if err != nil {
		log.Fatal(err)
	}

	go func() {
		for {
			if err := stream.Send(&helloservice.String{Value: "hi"}); err != nil {
				log.Fatal(err)
			}
			time.Sleep(time.Second)
		}
	}()

	for {
		recv, err := stream.Recv()
		if err != nil {
			if err == io.EOF {
				break
			}
			log.Fatal(err)
		}

		fmt.Println("streamRpc recv: ", recv.Value)

	}
}

可以结合我之前的文章，把本期的代码加进去运行调试

(搭建简单grpc服务可以参考这篇文章：https://waterflow.link/articles/)

运行效果如下：

go run helloclient/main.go
invoker request time duration:  1
2022/10/14 23:17:35 unaryRpc recv:  hello:hello
2022/10/14 23:17:35 ====== [Client Stream Interceptor] Receive a message (Type: *helloservice.String) at 2022-10-14T23:17:35+08:00
2022/10/14 23:17:35 ====== [Client Stream Interceptor] Send a message (Type: *helloservice.String) at 2022-10-14T23:17:35+08:00
2022/10/14 23:17:36 ====== [Client Stream Interceptor] Send a message (Type: *helloservice.String) at 2022-10-14T23:17:36+08:00
streamRpc recv:  hello:hi
2022/10/14 23:17:36 ====== [Client Stream Interceptor] Receive a message (Type: *helloservice.String) at 2022-10-14T23:17:36+08:00
2022/10/14 23:17:37 ====== [Client Stream Interceptor] Send a message (Type: *helloservice.String) at 2022-10-14T23:17:37+08:00
streamRpc recv:  hello:hi
2022/10/14 23:17:37 ====== [Client Stream Interceptor] Receive a message (Type: *helloservice.String) at 2022-10-14T23:17:37+08:00
2022/10/14 23:17:38 ====== [Client Stream Interceptor] Send a message (Type: *helloservice.String) at 2022-10-14T23:17:38+08:00
streamRpc recv:  hello:hi
2022/10/14 23:17:38 ====== [Client Stream Interceptor] Receive a message (Type: *helloservice.String) at 2022-10-14T23:17:38+08:00

2、在 gRPC 客户端中编写拦截器

和 gRPC 客户端应用程序一样，gRPC 服务器应用程序提供两种类型的拦截器：

  • UnaryServerInterceptor：提供了一个钩子来拦截服务器上一元 RPC 的执行。
  • StreamServerInterceptor：提供了一个钩子来拦截服务器上流式 RPC 的执行。

1、UnaryServerInterceptor

为了创建 UnaryServerInterceptor，可以通过提供 UnaryServerInterceptor 函数值作为参数调用 UnaryInterceptor 函数，该参数返回为服务器设置 UnaryServerInterceptor 的 grpc.ServerOption 值。

func UnaryInterceptor(i UnaryServerInterceptor) ServerOption {
	return newFuncServerOption(func(o *serverOptions) {
		if o.unaryInt != nil {
			panic("The unary server interceptor was already set and may not be reset.")
		}
		o.unaryInt = i
	})
}

然后使用返回的 grpc.ServerOption 值作为参数提供给 grpc.NewServer 函数以注册为 UnaryServerInterceptor。

UnaryServerInterceptor 函数的定义如下：

func(ctx context.Context, req interface{}, info *grpc.UnaryServerInfo, handler grpc.UnaryHandler) (resp interface{}, err error)

参数 info 包含了这个 RPC 的所有信息，拦截器可以对其进行操作。 而handler是服务方法实现的包装器。 拦截器负责调用处理程序来完成 RPC。

1、定义一个服务端的鉴权一元拦截器
func ServerUnaryInterceptorCustom() grpc.ServerOption {
	serverInterceptor := func(ctx context.Context, req interface{}, info *grpc.UnaryServerInfo, handler grpc.UnaryHandler) (resp interface{}, err error) {
		start := time.Now()

    // 如果是非登录请求，需要验证token
		if info.FullMethod != "/helloservice.HelloService/Login" {
			if err := authorize(ctx); err != nil {
				return nil, err
			}
		}

		h, err := handler(ctx, req)

		log.Printf("Request - Method:%s\tDuration:%s\tError:%v\n",
			info.FullMethod,
			time.Since(start),
			err)
		return h, err
	}
	return grpc.UnaryInterceptor(serverInterceptor)
}

// authorize 从Metadata中获取token并校验是否合法
func authorize(ctx context.Context) error {
  // 从context中获取metadata
	md, ok := metadata.FromIncomingContext(ctx)
	if !ok {
		return status.Errorf(codes.InvalidArgument, "Retrieving metadata is failed")
	}

	authHeader, ok := md["authorization"]
	if !ok {
		return status.Errorf(codes.Unauthenticated, "Authorization token is not supplied")
	}

	token := authHeader[0]
	// validateToken function validates the token
	err := validateToken(token)

	if err != nil {
		return status.Errorf(codes.Unauthenticated, err.Error())
	}
	return nil
}

func validateToken(token string) error {
	// 校验token
	return nil
}

我们可以看下我们定义的一元拦截器的执行流程：

  1. 首先进来之后我们判断如果是登录请求，直接转发请求，并打印日志
  2. 如果是非登录请求，需要验证token，调用authorize方法
  3. 在authorize方法中，会从context中获取metadata元数据，然后解析获取token并验证

请注意，前面代码块中的拦截器逻辑使用包 google.golang.org/grpc/codes 和 google.golang.org/grpc/status。

2、grpc客户端传入token

gRPC 支持在客户端和服务器之间使用 Context 值发送元数据。 google.golang.org/grpc/metadata 包提供了元数据的功能。

其中MD类型是一个k-v的map，想下面这样

type MD map[string][]string

下面我们在客户端编写向服务端发送token的代码，我们修改下客户端的unaryRpc，构造包含authorization的metadata：

func unaryRpc(conn *grpc.ClientConn) {
	client := helloservice.NewHelloServiceClient(conn)
	ctx := context.Background()
  // 构造元数据，并返回MD类型的结构
	md := metadata.Pairs("authorization", "mytoken")
  // 元数据塞入context并返回新的context
	ctx = metadata.NewOutgoingContext(ctx, md)
	reply, err := client.Hello(ctx, &helloservice.String{Value: "hello"})
	if err != nil {
		log.Fatal(err)
	}
	log.Println("unaryRpc recv: ", reply.Value)
}

这样元数据的信息就会跟着context发送到grpc服务端。

接着我们在服务端grpc中修改如下代码，加入一行日志：

func validateToken(token string) error {
	log.Printf("get the token: %s \n", token)
	// 校验token
	return nil
}
3、运行服务

我们重新执行下grpc服务端程序，然后运行下客户端代码，可以看到token传过来了：

go run helloservice/main/main.go
2022/10/15 20:36:04 server started...
2022/10/15 20:36:08 get the token: mytoken 
2022/10/15 20:36:09 Request - Method:/helloservice.HelloService/Hello   Duration:1.00s   Error:

2、StreamServerInterceptor

为了创建 StreamServerInterceptor，通过提供 StreamServerInterceptor func 值作为参数调用 StreamInterceptor 函数，该参数返回为服务器设置 StreamServerInterceptor 的 grpc.ServerOption 值。

func StreamInterceptor(i StreamServerInterceptor) ServerOption {
	return newFuncServerOption(func(o *serverOptions) {
		if o.streamInt != nil {
			panic("The stream server interceptor was already set and may not be reset.")
		}
		o.streamInt = i
	})
}

然后使用返回的 grpc.ServerOption 值作为参数提供给 grpc.NewServer 函数以注册为 UnaryServerInterceptor。

下面是 StreamServerInterceptor func 类型的定义：

type StreamServerInterceptor func(srv interface{}, ss ServerStream, info *StreamServerInfo, handler StreamHandler) error

我们看下服务端流式拦截器的具体例子：

type wrappedStream struct {
	grpc.ServerStream
}

func (w *wrappedStream) RecvMsg(m interface{}) error  {
	log.Printf("====== [Server Stream Interceptor] " +
		"Receive a message (Type: %T) at %v",
		m, time.Now().Format(time.RFC3339))
	return w.ServerStream.RecvMsg(m)
}

func (w *wrappedStream) SendMsg(m interface{}) error {
	log.Printf("====== [Server Stream Interceptor] " +
		"Send a message (Type: %T) at %v",
		m, time.Now().Format(time.RFC3339))
	return w.ServerStream.SendMsg(m)
}

func newWrappedStream(s grpc.ServerStream) grpc.ServerStream {
	return &wrappedStream{s}
}

func ServerStreamInterceptorCustom() grpc.ServerOption {
	serverInterceptor := func(srv interface{}, ss grpc.ServerStream, info *grpc.StreamServerInfo, handler grpc.StreamHandler) error {
		return handler(srv, newWrappedStream(ss))
	}
	return grpc.StreamInterceptor(serverInterceptor)
}

上面服务端流式拦截器代码可参考客户端流式拦截器的代码，基本差不多。

3、多拦截器

go-grpc在v1.28.0之前是不支持多个拦截器。但是可以使用一些第三方的包，拦截器链接允应用多个拦截器。

v1.28.0之后已经可以支持多个拦截器，我们修改下服务端代码如下：

...

unaryInterceptors := []grpc.ServerOption {
		ServerUnaryInterceptorCustom(),
		ServerStreamInterceptorCustom(),
	}
grpcServer := grpc.NewServer(unaryInterceptors...)

...

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