Go 言語で gRPC 通信してみる（Echo サーバー＆クライアント）

何をするか？

ここでは、Go 言語用の gRPC ライブラリである gRPC-Go (google.golang.org/grpc) を使って、簡単な gRPC サーバーとクライアントを作ってみます。 通信用のスタブコードなどは、protoc コマンド (Protocl Buffers Compiler) で .proto ファイルから自動生成するので、あらかじめ protoc コマンドをインストールしておいてください。

• 参考: protoc コマンドで .proto ファイルをコンパイルする (Protocol Buffers Compiler)

protoc コマンドで Go 言語用のコードを生成するには、protoc-gen-go プラグインと protoc-gen-go-grpc プラグインをインストールしておく必要があります。 前者がシリアライズ用のコード、後者が gRPC 用のスタブコードを生成するための protoc プラグインです。

# バージョンを指定してインストールする方法（推奨）
$ go install google.golang.org/protobuf/cmd/protoc-gen-go@v1.28
$ go install google.golang.org/grpc/cmd/protoc-gen-go-grpc@v1.2

# 最新バージョンをインストールする方法
$ go install google.golang.org/protobuf/cmd/protoc-gen-go@latest
$ go install google.golang.org/grpc/cmd/protoc-gen-go-grpc@latest

プロジェクトの作成と gRPC-Go のインストール

まずは Go 言語用のプロジェクトを作成します。 モジュール名は com.example/grpc-sample としていますが、GitHub で管理する予定であれば、リポジトリ名に合わせて github.com/<USER>/grpc-sample のような名前にしてください。 これが、プロジェクト内で作成する Go パッケージをインポートするときのプレフィックスになります。

$ mkdir grpc-sample && cd grpc-sample
$ go mod init com.example/grpc-sample

あとは、gRPC サーバーとクライアントの実装に使用する gRPC-Go パッケージの依存関係を追加しておきます。

$ go get google.golang.org/grpc

.proto ファイルを作成する

echo/echo.proto ファイルを作成して、次のように記述します。 Go 言語用のオプション option go_package で、出力する .go ファイルを echo パッケージに配置するように指定しています。

syntax = "proto3";

package echo;

option go_package = "example.com/grpc-sample/echo";

// Echo メソッドを持つ EchoService の定義
service EchoService {
  rpc Echo (EchoRequest) returns (EchoResponse);
}

// Echo に送るリクエストメッセージの定義
message EchoRequest {
  string message = 1;
}

// Echo が返すレスポンスメッセージの定義
message EchoResponse {
  string message = 1;
}

ここでは、EchoService というサービスが、Echo というメソッドを提供するよう定義しています。

.proto ファイルをコンパイルする

protoc コマンドを実行して、.proto ファイルからシリアライズ用のコードと、gRPC 関連のスタブコードを生成します。

$ protoc --go_out=. --go_opt=paths=source_relative \
    --go-grpc_out=. --go-grpc_opt=paths=source_relative \
    echo/echo.proto

それぞれのオプションは次のような意味があります。

• --go_out … protoc-gen-go プラグインによる生成コードの出力先ディレクトリ
• --go_opt … protoc-gen-go プラグインに渡すオプション
• --go-grpc_out … protoc-gen-go-grpc プラグインによる生成コードの出力先ディレクトリ
• --go-grpc_opt … protoc-gen-go-grpc プラグインに渡すオプション

--go_out オプションを指定することでシリアライズ用のコード (echo.pb.go)、--go-grpc_out オプションを指定することで gRPC 用のスタブコード (echo_grpc.pb.go) を生成してくれます。 追加のオプションで、paths=source_relative を指定することにより、入力ファイル (.proto) と同じディレクトリ構成で .go ファイルを出力するようにしています。 今回はカレントディレクトリ (.) を出力のルートに指定しているので、結果的に入力ファイルと同じディレクトリに次のように .go ファイルが生成されることになります。

生成された echo.pb.go ファイルや echo_grpc.pb.go ファイルを覗いてみると、次のようなパッケージ名で定義されていることがわかります。

package echo

このパッケージ名は、.proto ファイル内の options go_package で指定したパスに従って自動生成されています（パスの最後の /echo という部分が採用されています）。 また、今回はモジュール名を example.com/grpc-sample と定義したので（go.mod ファイルに書かれているので）、自動生成されたこれらのパッケージをインポートするときは、次のような感じで記述することになります。

import "example.com/grpc-sample/echo"

gRPC サーバーとクライアントの実装

gRPC を使って通信するサーバーとクライアントは、それぞれ独立したコマンドとして cmd/echo-server ディレクトリ、cmd/echo-client ディレクトリ以下に作成することにします（それぞれ main 関数を作成します）。 Go 言語のプロジェクトで生成する実行ファイルのコードを cmd ディレクトリ以下に配置するのはよくあるプラクティスです。

gRPC サーバーの実装

まずは、EchoService を実装します。 protoc によって自動生成された echo/echo_grpc.pb.go の関数シグネチャを参考に、次のような感じで Echo メソッドを実装します。 クライアントから受信したテキストの先頭に * を付加したレスポンスを返しているだけなので実装は簡単です。

package main

import (
	"context"
	"log"

	"example.com/grpc-sample/echo"
)

// EchoService を実装するサーバーの構造体
type server struct{
	echo.UnimplementedEchoServiceServer
}

// EchoService の Echo メソッドの実装
func (s *server) Echo(ctx context.Context, in *echo.EchoRequest) (*echo.EchoResponse, error) {
	log.Printf("Received from client: %v", in.GetMessage())
	return &echo.EchoResponse{Message: "*" + in.GetMessage()}, nil
}

あとは、main 関数で gRPC サーバーのインスタンスを生成して、上記の実装を登録すれば OK です。

package main

import (
	"fmt"
	"log"
	"net"

	"google.golang.org/grpc"

	"example.com/grpc-sample/echo"
)

const port = 52000

func main() {
	// TCP ポートをオープンできるか確認
	lis, err := net.Listen("tcp", fmt.Sprintf(":%d", port))
	if err != nil {
		log.Fatalf("Failed to listen: %v", err)
	}

	// gRPC サーバーを生成し、EchoService サーバーの実装を登録する
	s := grpc.NewServer()
	echo.RegisterEchoServiceServer(s, &server{})

	// gRPC サーバーを稼働開始
	log.Printf("Server listening at %v", lis.Addr())
	if err := s.Serve(lis); err != nil {
		log.Fatalf("Failed to serve: %v", err)
	}
}

gRPC クライアントの実装

gRPC サーバー側が実装できたら、次はクライアント側の実装です。 下記の gRPC クライアントでは、Echo メソッドを呼び出して AAAAA というメッセージを送り、その応答を単純に出力しています。

package main

import (
	"context"
	"log"
	"time"

	"google.golang.org/grpc"
	"google.golang.org/grpc/credentials/insecure"

	"example.com/grpc-sample/echo"
)

const addr = "localhost:52000"

func main() {
	// EchoService サーバーへ接続する
	conn, err := grpc.Dial(addr, grpc.WithTransportCredentials(insecure.NewCredentials()))
	if err != nil {
		log.Fatalf("Did not connect: %v", err)
	}
	defer conn.Close()
	c := echo.NewEchoServiceClient(conn)

	// Echo メソッドを呼び出す
	ctx, cancel := context.WithTimeout(context.Background(), time.Second)
	defer cancel()
	r, err := c.Echo(ctx, &echo.EchoRequest{Message: "AAAAA"})
	if err != nil {
		log.Fatalf("Could not echo: %v", err)
	}
	log.Printf("Received from server: %s", r.GetMessage())
}

実行してみる

まず、gRPC のサーバー側を起動します。

$ go run ./cmd/echo-server
2022/05/17 22:00:47 Server listening at [::]:52000

次に、gRPC のクライアント側を起動すると、サーバーと通信してメッセージを受信できていることを確認できます。

$ go run ./cmd/echo-client
2022/05/17 22:01:32 Received from server: *AAAAA

やったー！

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