gRPC的简介与实例详解

什么是gRPC

gRPC是什么？可以用官网的一句话来概括：A high-performance, open-source universal RPC framework。

所谓RPC(remote procedure call 远程过程调用)框架实际是提供了一套机制，使得应用程序之间可以进行通信，而且也遵从server/client模型。使用的时候客户端调用server端提供的接口就像是调用本地的函数一样。如下图所示就是一个典型的RPC结构图。

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gRPC vs Restful API

gRPC和restful API都提供了一套通信机制，用于server/client模型通信，而且它们都使用http作为底层的传输协议(严格地说，gRPC使用的http2.0，而restful api则不一定)。不过gRPC还是有些特有的优势，如下：

gRPC可以通过protobuf来定义接口，从而可以有更加严格的接口约束条件。关于protobuf可以参见下期Protobuf简明教程，另外，通过protobuf可以将数据序列化为二进制编码，这会大幅减少需要传输的数据量，从而大幅提高性能。

gRPC可以方便地支持流式通信(理论上通过http2.0就可以使用streaming模式, 但是通常web服务的restful api似乎很少这么用，通常的流式数据应用如视频流，一般都会使用专门的协议如HLS，RTMP等，这些就不是我们通常web服务了，而是有专门的服务器应用。）

使用场景

• 需要对接口进行严格约束的情况，比如我们提供了一个公共的服务，很多人，甚至公司外部的人也可以访问这个服务，这时对于接口我们希望有更加严格的约束，我们不希望客户端给我们传递任意的数据，尤其是考虑到安全性的因素，我们通常需要对接口进行更加严格的约束。这时gRPC就可以通过protobuf来提供严格的接口约束。

• 对于性能有更高的要求时。有时我们的服务需要传递大量的数据，而又希望不影响我们的性能，这个时候也可以考虑gRPC服务，因为通过protobuf我们可以将数据压缩编码转化为二进制格式，通常传递的数据量要小得多，而且通过http2我们可以实现异步的请求，从而大大提高了通信效率。

但是，通常我们不会去单独使用gRPC，而是将gRPC作为一个部件进行使用，这是因为在生产环境，我们面对大并发的情况下，需要使用分布式系统来去处理，而gRPC并没有提供分布式系统相关的一些必要组件。而且，真正的线上服务还需要提供包括负载均衡，限流熔断，监控报警，服务注册和发现等等必要的组件。不过，这就不属于本篇文章讨论的主题了，我们还是先继续看下如何使用gRPC。

gRPC DEMO实例详解

• 通过protobuf来定义接口和数据类型

• 编写gRPC server端代码

• 编写gRPC client端代码
  本文使用golang去实现demo，其中protobuf和grpc扩展的安装就跳过了。

新建userrpc.proto

syntax = "proto3";
package user;
option go_package = "./grpc/user";

// The User service definition.
service User {   
  // Get all Users with id - A server-to-client streaming RPC.
  rpc GetUsers(UserFilter) returns (stream UserRequest) {}
  // Create a new User - A simple RPC 
  rpc CreateUser (UserRequest) returns (UserResponse) {}
}

// Request message for creating a new user
message UserRequest {
  int32 id = 1;  // Unique ID number for a User.
  string name = 2;
  string email = 3;
  string phone= 4;

  message Address {
    string province = 1;
    string city = 2;  
  }
  repeated Address addresses = 5;
}

message UserResponse {
  int32 id = 1;
  bool success = 2;
}
message UserFilter {
  int32 id = 1;
}

编译 .proto 文件

protoc  --go_out=plugins=grpc:. userrpc.proto

新建服务端server.go

package main

import (
    "log"
    "net"

    "golang.org/x/net/context"
    "google.golang.org/grpc"
    pb "userrpc/grpc/user"
)

const (
    port = ":50051"
)

// server is used to implement user.UserServer.
type server struct {
    savedUsers []*pb.UserRequest
}

// CreateUser creates a new User
func (s *server) CreateUser(ctx context.Context, in *pb.UserRequest) (*pb.UserResponse, error) {

    s.savedUsers = append(s.savedUsers, in)
    return &pb.UserResponse{Id: in.Id, Success: true}, nil
}

// GetUsers returns all users by given id
func (s *server) GetUsers(filter *pb.UserFilter, stream pb.User_GetUsersServer) error {
    for _, user := range s.savedUsers {
        if filter.Id == 0 {
            continue
        }
        if err := stream.Send(user); err != nil {
            return err
        }
    }
    return nil
}

func main() {
    lis, err := net.Listen("tcp", port)
    if err != nil {
        log.Fatalf("failed to listen: %v", err)
    }

    // Creates a new gRPC server
    s := grpc.NewServer()
    pb.RegisterUserServer(s, &server{})
    s.Serve(lis)
}

客户端client.go

package main

import (
    "io"
    "log"

    "golang.org/x/net/context"
    "google.golang.org/grpc"
    pb "userrpc/grpc/user"
)

const (
    address = "localhost:50051"
)

// createUser calls the RPC method CreateUser of UserServer
func createUser(client pb.UserClient, user *pb.UserRequest) {
    resp, err := client.CreateUser(context.Background(), user)
    if err != nil {
        log.Fatalf("Could not create User: %v", err)
    }
    if resp.Success {
        log.Printf("A new User has been added with id: %d", resp.Id)
    }
}

// getUsers calls the RPC method GetUsers of UserServer
func getUsers(client pb.UserClient, id *pb.UserFilter) {
    // calling the streaming API
    stream, err := client.GetUsers(context.Background(), id)
    if err != nil {
        log.Fatalf("Error on get users: %v", err)
    }
    for {
        user, err := stream.Recv()
        if err == io.EOF {
            break
        }
        if err != nil {
            log.Fatalf("%v.GetUsers(_) = _, %v", client, err)
        }
        log.Printf("User: %v", user)
    }
}
func main() {
    // Set up a connection to the gRPC server.
    conn, err := grpc.Dial(address, grpc.WithInsecure())
    if err != nil {
        log.Fatalf("did not connect: %v", err)
    }
    defer conn.Close()
    // Creates a new UserClient
    client := pb.NewUserClient(conn)

    user := &pb.UserRequest{
        Id:    1,
        Name:  "test",
        Email: "fasd@163.com",
        Phone: "132222222",
        Addresses: []*pb.UserRequest_Address{
            &pb.UserRequest_Address{
                Province: "hebei",
                City:     "shijiazhuang",
            },
        },
    }

    // Create a new user
    createUser(client, user)
    // Filter with an  id
    filter := &pb.UserFilter{Id: 1}
    getUsers(client, filter)
}

启动server.go

go run server.go

新打开一个窗口，启动client.go

go run client.go

结果为

2019/07/04 17:01:16 A new User has been added with id: 1
2019/07/04 17:01:16 User: id:1 name:"test" email:"fasd@163.com" phone:"132222222" addresses:<province:"hebei" city:"shijiazhuang" >

小结

Api实现起来比较繁琐，给开发带来难度。总的来说gRPC是一个不错的跨语言rpc解决方案，当然每个人都自己的看法或见解。针对不同的业务场景采用不同的解决方案，最终都是运行效率和开发效率的相互妥协的结果。