Go微服务实战|第1章:gRPC 简介

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Synopsis: gRPC 是谷歌开源的高性能、轻量级 RPC 通信框架,基于 Protocol Buffers 序列化协议进行开发,支持多种语言(C++、Golang、Python、Java 等),本篇只介绍 Golang 的 gRPC 使用。同时,由于 gRPC 支持 HTTP/2 协议,使用二进制帧进行数据传输,还可以为通信双方建立持续的双向数据流,使其在 Android、iOS 等客户端后端服务的开发领域具有良好的前景。gRPC 提供了一种简单的方法来定义服务,同时客户端可以充分利用 HTTP/2 stream 的特性,从而有助于节省带宽、降低 TCP 的连接次数、节省CPU的使用等

代码已上传到 https://github.com/wangy8961/grpc-go-tutorial/tree/v0.1 ,欢迎star

1. net/rpc

Go 语言的标准库 net/rpc 内置了 RPC(Remote Procedure Call) 实现,详细代码请参考: https://github.com/wangy8961/go-rpc-tutorial

其中,HTTP-RPCTCP-RPC 内部采用 gob 对数据进行编解码,效率很高,但只适用于 Golang 语言,不能实现 跨语言 提供 RPC 服务

另外,https://golang.org/pkg/net/rpc/jsonrpc/https://godoc.org/github.com/ethereum/go-ethereum/rpc 包实现了 JSON-RPC。但是,我们在实现 RPC 时,其实跟实现 RESTful API 一样,除了数据交互以外,还需要考虑很多其它问题,比如 endpoint 的设计、错误处理、API 的效率、如何扩展、负载均衡、跨语言性、接口的认证/监控/日志等

所以,如果有一个 RPC 框架已经帮我们做好了这些事情呢?那就是我们接下来要讨论的 gRPC

2. gRPC

2.1 What is gRPC ?

gRPC 是 Google 开源的、高性能的通用 RPC 框架,可以 跨语言和平台 工作!它默认使用 Protocol Buffers 来描述服务接口和基础消息交换格式

与许多 RPC 系统一样,gRPC 基于定义服务的思想,指定其能够被远程调用的方法(包含其参数和返回类型):

  1. 在服务器端,服务器实现此服务接口并运行 gRPC 服务器来处理客户端调用
  2. 在客户端,会有一个 stub (referred to as just a client in some languages) ,that provides the same methods as the server.

1 gRPC call

如上图所示,gRPC 客户端和服务器可以在各种环境中相互运行和通信,Client / Server 都可以使用任何 gRPC 支持的语言来编写

gRPC 中,客户端 应用程序可以像调用本地对象一样,直接调用不同计算机上的 服务端 应用程序中的方法,这样就可以更轻松地创建分布式应用程序和服务

2.2 Protocol Buffers v3

Protocol Buffers 是 Google 开源的,一种与语言无关,平台无关,可扩展的,用来将结构化数据序列化成 二进制数据编码格式 的方法,用于通信协议,数据存储等。RPC 调用过程中客户端和服务端必须基于同一种 基础消息交换格式,才能让双方明白需要交换的数据到底代表什么意思! 不同的 RPC 框架可能选用的编解码协议各不相同,比如 gobJSONmessagepack 等,相比于 JSONXML 这种 文本数据编码格式 而言,Protocol Buffers 的数据体积更小、读写速度更快

gRPC 目前使用 Protocol Buffers V3(简称 proto3),它是 proto2 的升级版,性能更优,并增加了对 iOS 和 Android 等移动设备的支持

Protocol Buffers 中需要被序列化的数据,会被构造成 消息,每个消息可以包含一些字段:

// Defining A Message Type
message Person {
  string name = 1;
  int32 id = 2;
  bool has_ponycopter = 3;
}

上面的消息中 3 个字段的类型都是简单的 标量值类型(scalar types),另外,你还可以为字段指定复合类型,比如 枚举类型(enumerations) ,消息也支持 嵌套(Nested Types),在一个消息中包含另一个消息类型:

message Person {
  string name = 1;
  int32 id = 2;  // Unique ID number for this person.
  string email = 3;

  enum PhoneType {
    MOBILE = 0;
    HOME = 1;
    WORK = 2;
  }

  message PhoneNumber {
    string number = 1;
    PhoneType type = 2;
  }

  repeated PhoneNumber phones = 4;

  google.protobuf.Timestamp last_updated = 5;
}

// Our address book file is just one of these.
message AddressBook {
  repeated Person people = 1;
}

详细的 开发指南 请参考: https://developers.google.com/protocol-buffers/docs/proto3

2.3 HTTP/2

HTTP/2

gRPC 使用 Protocol Buffers 将需要传输的数据 payload 编码成二进制数据后,采用 HTTP/2 协议进行传输。读者可以访问 https://imagekit.io/demo/http2-vs-http1 来了解 HTTP/2HTTP/1.1 之间的区别

HTTP/2 详解: https://github.com/bagder/http2-explained/tree/master/zh

3. grpc-go

gRPC 目前主要有 grpc-cgrpc-gogrpc-javagrpc-node 几种实现,请参考: https://github.com/grpc

而我们将会使用 grpc-go 这个包,由于我们的 Go 版本为 1.12,且使用了 Go Modules 来管理包依赖关系,所以要使用 grpc-go 包只需要在源代码中 import "google.golang.org/grpc" 即可

4. 示例

4.1 Defining gRPC service

创建一个扩展名为 .proto普通文本文件,比如 grpc-go-tutorial/greet/greetpb/greet.proto

syntax = "proto3";

option go_package="greetpb";

package greet;

// The greeting service definition.
service Greeter {
    // Sends a greeting
    rpc SayHello (HelloRequest) returns (HelloReply) {}
}

// The request message containing the user's name.
message HelloRequest {
    string name = 1;
}

// The response message containing the greetings
message HelloReply {
    string message = 1;
}

4.2 Generate gRPC-Go interface

现在我们需要从服务定义文件 greet.proto 生成 gRPC 服务端和客户端接口代码,从 Protocol Buffers 文件生成指定语言的服务接口代码,需要 protoc 编译器和指定语言的插件

(1)Install Protocol Compiler

要安装用于生成 gRPC 服务代码的 protoc 编译器,最简单的方法是到 https://github.com/protocolbuffers/protobuf/releases 去下载你的操作系统对应的预编译二进制文件,比如 protoc-3.8.0-rc-1-linux-x86_64.zip,然后解压到指定的位置即可:

[root@CentOS ~]# mkdir ~/protoc-3.8.0
[root@CentOS ~]# cd ~/protoc-3.8.0/
[root@CentOS protoc-3.8.0]# wget https://github.com/protocolbuffers/protobuf/releases/download/v3.8.0-rc1/protoc-3.8.0-rc-1-linux-x86_64.zip
[root@CentOS protoc-3.8.0]
                                
                            
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