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  • ASP.NET Core 3.0 使用gRPC

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    一.简介

    gRPC 是一个由Google开源的，跨语言的，高性能的远程过程调用（RPC）框架。 gRPC使客户端和服务端应用程序可以透明地进行通信，并简化了连接系统的构建。它使用HTTP/2作为通信协议，使用 Protocol Buffers 作为序列化协议。

    它的主要优点：

    • 现代高性能轻量级 RPC 框架。
    • 约定优先的 API 开发，默认使用 Protocol Buffers 作为描述语言，允许与语言无关的实现。
    • 可用于多种语言的工具，以生成强类型的服务器和客户端。
    • 支持客户端，服务器双向流调用。
    • 通过Protocol Buffers二进制序列化减少网络使用。
    • 使用 HTTP/2 进行传输

    这些优点使gRPC非常适合：

    • 高性能轻量级微服务 - gRPC设计为低延迟和高吞吐量通信，非常适合需要高性能的轻量级微服务。
    • 多语言混合开发 - gRPC工具支持所有流行的开发语言，使gRPC成为多语言开发环境的理想选择。
    • 点对点实时通信 - gRPC对双向流调用提供出色的支持。gRPC服务可以实时推送消息而无需轮询。
    • 网络受限环境 - 使用 Protocol Buffers二进制序列化消息，该序列化始终小于等效的JSON消息，对网络带宽需求比JSON小。

    不建议使用gRPC的场景：

    • 浏览器可访问的API - 浏览器不完全支持gRPC。虽然gRPC-Web可以提供浏览器支持，但是它有局限性，引入了服务器代理
    • 广播实时通信 - gRPC支持通过流进行实时通信，但不存在向已注册连接广播消息的概念
    • 进程间通信 - 进程必须承载HTTP/2才能接受传入的gRPC调用，对于Windows，进程间通信管道是一种更快速的方法。

    摘自微软官方文档

    支持的语言如下：

    1569301484094

    二.gRPC on .NET Core

    gRPC 现在可以非常简单的在 .NET Core 和 ASP.NET Core 中使用，在 .NET Core 上的实现的开源地址：https://github.com/grpc/grpc-dotnet ，它目前由微软官方 ASP.NET 项目的人员进行维护，良好的接入 .NET Core 生态。

    .NET Core 的 gRPC 功能如下：

    • Grpc.AspNetCore 一个用于在ASP.NET Core承载gRPC服务的框架，将 gRPC和ASP.NET Core 功能集成在一起，如：日志、依赖注入、身份认证和授权。
    • Grpc.Net.Client 基于HttpClient （HttpClient现已支持HTTP/2）的 gRPC客户端
    • Grpc.Net.ClientFactory 与gRPC客户端集成的HttpClientFactory，允许对gRPC客户端进行集中配置，并使用DI注入到应用程序中

    三.使用 ASP.NET Core 创建 gRPC 服务

    1. 通过 Visual Studio 2019 （16.3.0）提供的模板，可以快速创建 gRPC 服务。

    1569332979179

    来扒拉一下默认源码包含了什么东东。

    ① 配置文件 appsettings.json ，多了Kestrel 启用 HTTP/2 的配置，因为 gRPC 是基于 HTTP/2 来通信的

    1569333539435

    ② PB协议文件 greet.proto 用于自动生成服务、客户端和消息（表示传递的数据）的C# Class

    1569333899754

    ③ 服务类 GreeterService ，服务类集成的 Greeter.GreeterBase 来自于根据proto文件自动生成的，生成的类在 objDebug etcoreapp3.0目录下

    1569334077321

    自动生成的类：

    1569334149194

    ④ Startup.cs类，将 gRPC服务添加到了终结点路由中

    1569334239963

    ⑤ csproj 项目文件，包含了 proto 文件引用

    1569334307823

    2.运行

    第一次运行会提示是否信任证书，点击“是”

    1569334375312

    1569334392704

    这是因为HTTP/2需要HTTPS，尽管HTTP/2协议没有明确规定需要HTTPS，但是为了安全在浏览器实现上都要求了HTTPS，所以现在的HTTP/2和HTTPS基本都是一对。

    1569334575324

    四. 创建 gRPC 客户端

    1.添加一个.NET Core 控制台应用程序

    2.通过nuget添加包：Grpc.Net.Client、Google.Protobuf、Grpc.Tools

    1569335021283

    3.将服务的 proto 文件复制到客户端

    1569335104139

    4.编辑客户端项目文件，添加关于proto文件的描述

    <ItemGroup>
    <Protobuf Include="Protosgreet.proto" GrpcServices="Client" />
</ItemGroup>

    注意 GrpcServices="Client" 这里是Client和服务是不一样的

    5.生成客户端项目可以通过proto文件生成类

    6.添加客户端调用代码

    static async Task Main(string[] args)
{
    var channel = GrpcChannel.ForAddress("https://localhost:5001");
    var client = new Greeter.GreeterClient(channel);
    var reply = await client.SayHelloAsync(
        new HelloRequest { Name = "晓晨" });
    Console.WriteLine("Greeter 服务返回数据: " + reply.Message);
    Console.ReadKey();
}

    7.先启动服务，然后运行客户端

    1569335521902

    这里可以看到，客户端成功调用了服务，收到了返回的消息。

    五.自己动手写一个服务

    前面我们使用的 Greeter 服务是由模板自动给我们创建的，现在我们来自己动手写一个服务。

    编写一个“撸猫服务”

    1.定义 proto 文件 LuCat.proto，并在csproj项目文件中添加描述

    syntax = "proto3";

option csharp_namespace = "AspNetCoregRpcService";

import "google/protobuf/empty.proto";
package LuCat; //定义包名

//定义服务
service LuCat{
    //定义吸猫方法
	rpc SuckingCat(google.protobuf.Empty) returns(SuckingCatResult);
}

message SuckingCatResult{
	string message=1;
}

    2.实现服务 LuCatService.cs

    public class LuCatService:LuCat.LuCatBase
{
    private static readonly List<string> Cats=new List<string>(){"英短银渐层","英短金渐层","美短","蓝猫","狸花猫","橘猫"};
    private static readonly Random Rand=new Random(DateTime.Now.Millisecond);
    public override Task<SuckingCatResult> SuckingCat(Empty request, ServerCallContext context)
    {
        return Task.FromResult(new SuckingCatResult()
        {
            Message = $"您吸了一只{Cats[Rand.Next(0, Cats.Count)]}"
        });
    }
}

    3.在 Startup终结点路由中注册

    endpoints.MapGrpcService<LuCatService>();

    4.添加客户端调用

    var catClient = new LuCat.LuCatClient(channel);
var catReply = await catClient.SuckingCatAsync(new Empty());
Console.WriteLine("调用撸猫服务："+ catReply.Message);

    5.运行测试

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    六.实际使用中的技巧

    技巧1

    上面章节的操作步骤中，我们需要在服务和客户端之间复制proto，这是一个可以省略掉的步骤。

    1.复制 Protos 文件夹到解决方案根目录（sln文件所在目录）

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    2.删除客户端和服务项目中的 Protos 文件夹

    3.在客户端项目文件csproj中添加关于proto文件的描述

      <ItemGroup>
    <Protobuf Include="....Protosgreet.proto" GrpcServices="Client" Link="Protosgreet.proto" />
  </ItemGroup>

    4.在服务项目文件csproj中添加关于proto文件的描述

      <ItemGroup>
    <Protobuf Include="....Protosgreet.proto" GrpcServices="Server" Link="Protosgreet.proto" />
  </ItemGroup>

    在实际项目中，请自己计算相对路径

    5.这样两个项目都是使用的一个proto文件，只用维护这一个文件即可

    1569336339344

    技巧2

    我们在实际项目中使用，肯定有多个 proto 文件，难道我们每添加一个 proto 文件都要去更新 csproj文件？

    我们可以使用MSBuild变量来帮我们完成，我们将 csproj 项目文件中引入proto文件信息进行修改。

    服务端：

      <ItemGroup>
    <Protobuf Include="....Protos*.proto" GrpcServices="Server" Link="Protos\%(RecursiveDir)%(Filename)%(Extension)" />
  </ItemGroup>

    客户端：

      <ItemGroup>
    <Protobuf Include="....Protos*.proto" GrpcServices="Client" Link="Protos\%(RecursiveDir)%(Filename)%(Extension)" />
  </ItemGroup>

    示例：

    1569339140058

    七.总结

    gRPC 现目前是一款非常成熟的高性能RPC框架，当前的生态是非常好的，很多公司的产品或者开源项目都有在使用gRPC，有了它，相信可以让我们更容易的构建.NET Core 微服务，可以让 .NET Core 更好的接入 gRPC 生态。不得不说这是 .NET Core 3.0 带来的最令人振奋的特性之一。

    参考资料：

    如果大家无法访问proto3说明文档，这里提供一个离线网页版（请另存为下载后用Chrome打开）
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