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gRPC：你住在哪里？你吃什么？

Linda Hamilton

Sep 28, 2024 am 06:07 AM

我第一次听说 RPC 是在分布式系统课上，当时我正在学习计算机科学。我认为这很酷，但当时我记得并不完全理解为什么我会使用 RPC 而不是使用 REST 标准。随着时间的推移，我去一家公司工作，其中部分遗留系统使用 SOAP。我记得我当时想：“嗯，有趣！它看起来像 RPC，但通过 XML 传递”。多年后，我第一次听说 gRPC，但我一直不明白它是什么、它吃什么、它有什么用。

由于我的博客提供了大量个人文档，我认为在这里记录我所学到的知识会很酷，从什么是 RPC 开始，然后转向 gRPC。

来吧，什么是RPC？

RPC 是远程过程调用的缩写。换句话说，您将过程/命令发送到远程服务器。简单来说，这就是RPC。其工作原理如下：

gRPC: onde vive? o que come?

RPC 可通过 UDP 和 TCP 运行。由您决定什么对您的用例有意义！如果您不介意可能的响应甚至丢失数据包，则使用 UDP。否则，请使用 TCP。对于那些喜欢阅读 RFC 的人，您可以在这里找到链接！

好的，但是 RPC 与 REST 调用有何不同？

两者都是构建 API 的方法，但是，REST 架构具有非常明确的原则，必须遵循这些原则才能拥有 RESTfull 架构。 RPC甚至有原理，但它们是在客户端和服务器之间定义的。对于 RPC 客户端来说，就像调用本地过程一样。

还有一点很重要，对于RPC来说，连接是TCP还是UDP并没有多大关系。至于REST API，如果你想遵循RESTfull，你将无法使用UDP。

对于那些想了解更多信息的人，我推荐这篇关于 RPC x REST 的优秀 AWS 指南。

以及如何用Go实现RPC服务器？

我们有两个主要实体，客户端和服务器。

从服务器开始...

服务器是一个WEB服务器，常用于任何微服务。然后让我们定义将使用的连接类型，在我们的例子中，选择了 TCP：

func main() {
  addr, err := net.ResolveTCPAddr("tcp", "0.0.0.0:52648")
  if err != nil {
    log.Fatal(err)
  }

  conn, err := net.ListenTCP("tcp", addr)
  if err != nil {
    log.Fatal(err)
  }
  defer conn.Close()

  // ...
}

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实例化我们的服务器后，我们将需要一个处理程序，即要执行的过程。重要的是，我们始终需要定义 HTTP 连接中的参数来自哪些参数以及我们将响应什么。为了简化我们的概念证明，我们将收到一个参数结构并响应相同的结构：

type Args struct {
  Message string
}

type Handler int

func (h *Handler) Ping(args *Args, reply *Args) error {
  fmt.Println("Received message: ", args.Message)

  switch args.Message {
  case "ping", "Ping", "PING":
    reply.Message = "pong"
  default:
    reply.Message = "I don't understand"
  }

  fmt.Println("Sending message: ", reply.Message)
  return nil
}

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创建了我们的处理器，现在只需让它接受连接：

func main() {
  // ...

  h := new(Handler)
  log.Printf("Server listening at %v", conn.Addr())
  s := rpc.NewServer()
  s.Register(h)
  s.Accept(conn)
}

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定义客户...

由于客户端和服务器需要遵循相同的定义结构，因此我们在这里重新定义客户端发送的参数结构：

type Args struct {
  Message string
}

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为了更简单，让我们创建一个交互式客户端：它将读取 STDIN 中的条目，当它收到新条目时，会将其发送到我们的服务器。出于教育目的，我们将写下收到的答案。

func main() {
  client, err := rpc.Dial("tcp", "localhost:52648")
  if err != nil {
    log.Fatal(err)
  }

  for {
    log.Println("Please, inform the message:")

    scanner := bufio.NewScanner(os.Stdin)
    scanner.Scan()

    args := Args{Message: scanner.Text()}
    log.Println("Sent message:", args.Message)
    reply := &Args{}
    err = client.Call("Handler.Ping", args, reply)
    if err != nil {
      log.Fatal(err)
    }

    log.Println("Received message:", reply.Message)
    log.Println("-------------------------")
  }
}

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您可以看到我们需要提供服务器运行的地址以及我们要执行的Handler（过程）。

一个重要的附录是我们正在传输二进制数据，默认情况下 Go 将使用编码/gob。如果您想使用其他标准，例如 JSON，您需要告诉您的服务器接受新的编解码器。

想要查看完整代码的人，只需访问 PoC。

什么是 gRPC？

gRPC 是一个使用 RPC 编写应用程序的框架！该框架目前由 CNCF 维护，根据官方文档，它是由 Google 创建的：

gRPC 最初由 Google 创建，十多年来，Google 一直使用名为 Stubby 的单一通用 RPC 基础设施来连接其数据中心内部和跨数据中心运行的大量微服务。 2015 年 3 月，Google 决定构建 Stubby 的下一个版本并将其开源。结果就是 gRPC，它现在已在 Google 之外的许多组织中使用，为从微服务到计算“最后一英里”（移动、网络和物联网）的用例提供支持。

除了可以工作在不同操作系统、不同架构上之外，gRPC 还具有以下优点：

Bibliotecas idiomáticas em 11 linguagens;
Framework simples para definição do seu serviço e extremamente performático.
Fluxo bi-direcional de dados utilizando http/2 para transporte;
Funcionalidades extensíveis como autenticação, tracing, balanceador de carga e verificador de saúde.

E como utilizar o gRPC com Go?

Para nossa sorte, Go é uma das 11 linguagens que tem bibliotecas oficiais para o gRPC! É importante falar que esse framework usa o Protocol Buffer para serializar a mensagem. O primeiro passo então é instalar o protobuf de forma local e os plugins para Go:

brew install protobuf
go install google.golang.org/protobuf/cmd/protoc-gen-go@latest
go install google.golang.org/grpc/cmd/protoc-gen-go-grpc@latest

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E adicionar os plugins ao seu PATH:

export PATH="$PATH:$(go env GOPATH)/bin"

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A mágica do protobuf...

Vamos então criar nossos arquivos .proto! Nesse arquivo vamos definir nosso serviço, quais os handlers que ele possui e para cada handler, qual a requisição e qual resposta esperadas.

syntax = "proto3";

option go_package = "github.com/mfbmina/poc_grpc/proto";

package ping_pong;

service PingPong {
  rpc Ping (PingRequest) returns (PingResponse) {}
}

message PingRequest {
  string message = 1;
}

message PingResponse {
  string message = 1;
}

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Com o arquivo .proto, vamos fazer a mágica do gRPC + protobuf acontecer. Os plugins instalados acima, conseguem gerar tudo o que for necessário para um servidor ou cliente gRPC com o seguinte comando:

protoc --go_out=. --go_opt=paths=source_relative --go-grpc_out=. --go-grpc_opt=paths=source_relative proto/ping_pong.proto

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Esse comando vai gerar dois arquivos: ping_pong.pb.go e ping_pong_grpc.pb.go. Recomendo dar uma olhada nesses arquivos para entender melhor a estrutura do servidor e do cliente. Com isso, podemos então construir o servidor:

Construindo o servidor...

Para conseguir comparar com o RPC comum, vamos utilizar a mesma lógica: recebemos PING e respondemos PONG. Aqui definimos um servidor e um handler para a requisição e usamos as definições vindas do protobuf para a requisição e resposta. Depois, é só iniciar o servidor:

type server struct {
  pb.UnimplementedPingPongServer
}

func (s *server) Ping(_ context.Context, in *pb.PingRequest) (*pb.PingResponse, error) {
  r := &pb.PingResponse{}
  m := in.GetMessage()
  log.Println("Received message:", m)

  switch m {
  case "ping", "Ping", "PING":
    r.Message = "pong"
  default:
    r.Message = "I don't understand"
  }

  log.Println("Sending message:", r.Message)

  return r, nil
}

func main() {
  l, err := net.Listen("tcp", ":50051")
  if err != nil {
    log.Fatal(err)
  }

  s := grpc.NewServer()
  pb.RegisterPingPongServer(s, &server{})
  log.Printf("Server listening at %v", l.Addr())

  err = s.Serve(l)
  if err != nil {
    log.Fatal(err)
  }
}

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E o cliente...

Para consumir o nosso servidor, precisamos de um cliente. o cliente é bem simples também. A biblioteca do gRPC já implementa basicamente tudo que precisamos, então inicializamos um client e só chamamos o método RPC que queremos usar, no caso o Ping. Tudo vem importado do código gerado via plugins do protobuf.

func main() {
    conn, err := grpc.NewClient("localhost:50051", grpc.WithTransportCredentials(insecure.NewCredentials()))
    if err != nil {
        log.Fatal(err)
    }
    defer conn.Close()
    c := pb.NewPingPongClient(conn)

    for {
        log.Println("Enter text: ")
        scanner := bufio.NewScanner(os.Stdin)
        scanner.Scan()
        msg := scanner.Text()
        log.Printf("Sending message: %s", msg)

        ctx, cancel := context.WithTimeout(context.Background(), time.Second)
        defer cancel()
        r, err := c.Ping(ctx, &pb.PingRequest{Message: msg})
        if err != nil {
            log.Fatal(err)
        }

        log.Printf("Received message: %s", r.GetMessage())
        log.Println("-------------------------")
    }
}

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Quem tiver interesse para ver o código completo, pode acessar a PoC gRPC.

Considerações finais

O gRPC não é nada mais que uma abstração em cima do RPC convencional utilizando o protobuf como serializador e o protocolo http/2. Existem algumas considerações de performance ao se utilizar o http/2 e em alguns cenários, como em requisições com o corpo simples, o http/1 se mostra mais performático que o http/2. Recomendo a leitura deste benchmark e desta issue aberta no golang/go sobre o http/2. Contudo, em requisições de corpo complexo, como grande parte das que resolvemos dia a dia, gRPC se torna uma solução extremamente atraente devido ao serializador do protobuf, que é extremamente mais rápido que JSON. O Elton Minetto fez um blog post explicando melhor essas alternativas e realizando um benchmark. Um consideração também é o protobuf consegue resolver o problema de inconsistência de contratos entre servidor e cliente, contudo é necessário uma maneira fácil de distribuir os arquivos .proto.

Por fim, minha recomendação é use gRPC se sua equipe tiver a necessidade e a maturidade necessária para tal. Hoje, grande parte das aplicações web não necessitam da performance que gRPC visa propor e nem todos já trabalharam com essa tecnologia, o que pode causar uma menor velocidade e qualidade nas entregas. Como nessa postagem eu citei muitos links, decidi listar todas as referências abaixo: