The .NET World——gPRC概覽

什么是gRPC

官方 <https://grpc.io/>的定義：

gRPC is a modern open source high performance RPC framework that can run in
any environment. It can efficiently connect services in and across data centers
with pluggable support for load balancing, tracing, health checking and
authentication. It is also applicable in last mile of distributed computing to
connect devices, mobile applications and browsers to backend services.


gRPC是一種現(xiàn)代化開源的高性能RPC框架，能夠運行于任意環(huán)境之中。它可以高效地在服務(wù)和數(shù)據(jù)中心內(nèi)部與其間建立連接，并且可支持負載均衡，追蹤，健康檢測與認證功能。同時它也可用于分布式計算的“最后一公里”，連接設(shè)備，移動應(yīng)用和瀏覽器到后端服務(wù)。

維基 <https://en.wikipedia.org/wiki/GRPC>的定義：

gRPC (gRPC Remote Procedure Calls) is an open source remote procedure call
(RPC) system initially developed at Google. It uses HTTP/2 for transport,
Protocol Buffers as the interface description language, and provides features
such as authentication, bidirectional streaming and flow control, blocking or
nonblocking bindings, and cancellation and timeouts. It generates
cross-platform client and server bindings for many languages. Most common usage
scenarios include connecting services in microservices style architecture and
connect mobile devices, browser clients to backend services.

gRPC(gRPC遠程過程調(diào)用)是一種開源的遠程過程調(diào)用系統(tǒng)，最初由谷歌進行開發(fā)。它使用HTTP/2作為傳輸協(xié)議。Protocol
Buffer被用于接口描述語言，提供了諸如認證，雙向流控制，阻塞或非阻塞綁定，取消與超時功能。它為多種語言生成跨平臺的客戶端與服務(wù)端綁定。最通用的使用場景包括在微服務(wù)樣式架構(gòu)中連接服務(wù)，以及連接移動設(shè)備，瀏覽器客戶端到后端服務(wù)。

什么是RPC

從上面的解釋里不難看出，要對gRPC有更直觀的理解，首先需要明白RPC的定義。

繼續(xù)看下維基 <https://en.wikipedia.org/wiki/Remote_procedure_call>上的內(nèi)容：

In distributed computing, a remote procedure call (RPC) is when a computer
program causes a procedure (subroutine) to execute in a different address space
(commonly on another computer on a shared network), which is coded as if it
were a normal (local) procedure call, without the programmer explicitly coding
the details for the remote interaction. That is, the programmer writes
essentially the same code whether the subroutine is local to the executing
program, or remote. This is a form of client–server interaction (caller is
client, executor is server), typically implemented via a request–response
message-passing system. In the object-oriented programming paradigm, RPC calls
are represented by remote method invocation (RMI). The RPC model implies a
level of location transparency, namely that calling procedures is largely the
same whether it is local or remote, but usually they are not identical, so
local calls can be distinguished from remote calls. Remote calls are usually
orders of magnitude slower and less reliable than local calls, so
distinguishing them is important.


在分布式計算里，當計算機程序要運行一段代碼，遠程過程調(diào)用(RPC)會在不同的內(nèi)存地址(一般是在網(wǎng)絡(luò)里的不同計算機)上執(zhí)行它。其無需程序員顯示地對它的遠程交互進行具體編碼，編寫代碼的方式就如同一段普通的本地過程調(diào)用一般。即是，程序員所需寫的代碼是相同的，無論其調(diào)用的過程是在本地還是遠程。這是一種客戶端-服務(wù)端交互的形式(調(diào)用方是客戶端，執(zhí)行方是服務(wù)端)，典型的實現(xiàn)方式是通過一種請求-響應(yīng)的傳遞消息系統(tǒng)。在面向?qū)ο蟪绦蚍妒嚼铮琑PC調(diào)用被表示為遠程方式調(diào)用(RMI)。RPC模型意味著一定程度的本地透明性，本地或是遠程的調(diào)用過程大致而言是等同的，但又不是完全一樣。遠程調(diào)用通常比本地調(diào)用慢上幾個數(shù)量級，同時也更加不可靠。

Remoting，Web Service，WCF

如果對RPC的概念還是理解不了的話，卻曾使用過或者了解過諸如Remoting，Web Service或者WCF等技術(shù)的話，那么其實在這方面已經(jīng)入門了。

Protocol buffers

Protocol
buffers是谷歌開發(fā)的一套無關(guān)開發(fā)語言，無關(guān)平臺的用于序列化結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)的可擴展機制。它的用途與XML，JSON相同，但比它們更小，更快，更簡潔。

作為gRPC中默認的接口定義語言，其既可以用于定義服務(wù)接口，也可以定義所必要的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。
service HelloService { rpc SayHello (HelloRequest) returns (HelloResponse); }
message HelloRequest { string greeting = 1; } message HelloResponse { string
reply = 1; }
Protocol buffers的代碼需要保存在擴展名為.proto的文件之中。

服務(wù)類型

gRPC支持四種服務(wù)類型：

* 一元式RPC
* 服務(wù)端流式RPC
* 客戶端流式RPC
* 雙向流式RPC
一元式RPC，如同普通的方法調(diào)用一般，客戶端的單一請求，至服務(wù)端后，返回唯一的響應(yīng)。
rpc SayHello(HelloRequest) returns (HelloResponse){ }
服務(wù)端流式RPC，客戶端發(fā)送一請求至服務(wù)端后，服務(wù)端返回一串消息數(shù)據(jù)流，客戶端持續(xù)讀取直到?jīng)]有更多的消息。gRPC會確保消息的傳輸順序。
rpc LotsOfReplies(HelloRequest) returns (stream HelloResponse){ }
客戶端流式RPC，客戶端對一數(shù)據(jù)流寫入一串信息后發(fā)送到服務(wù)端，并等待服務(wù)端返回響應(yīng)。gRPC會確保消息的傳輸順序。
rpc LotsOfGreetings(stream HelloRequest) returns (HelloResponse) { }
雙向流式RPC，客戶端與服務(wù)端使用兩個數(shù)據(jù)流，其間互無影響，可以同時進行數(shù)據(jù)傳遞。
rpc BidiHello(stream HelloRequest) returns (stream HelloResponse){ }
gRPC API

光有proto文件，并不能直接使用，還需gRPC中所提供的API將這些文件編譯成不同程序語言的服務(wù)端與客戶端代碼。

在服務(wù)端，實現(xiàn)服務(wù)所定義的方法，并運行g(shù)RPC服務(wù)程序以處理客戶端調(diào)用。gRPC架構(gòu)負責解碼傳入的請求，執(zhí)行服務(wù)的方法，最后對服務(wù)的響應(yīng)進行編碼。
在客戶端，會有一個名為存根(stub)的本地對象，實現(xiàn)與服務(wù)端相同的方法。這樣只需調(diào)用這個本地對象的方法，傳入合適的protocol
buffers消息類型的參數(shù)，gRPC負責將請求發(fā)送至服務(wù)端，再返回相應(yīng)的結(jié)果。

如果使用過諸如WCF這樣的PRC技術(shù)，對這一過程應(yīng)該是十分熟悉了。

感到陌生的大概是gRPC中將proto文件編譯成代碼的插件工具，例如Grpc.Tools。

所以還是舉個具體的例子以便理解。

.NET中的gPRC

首先建立兩個Console工程。
dotnet new console -o gRPCServer dotnet new console -o gRPCClient
接著，在此兩個工程同級目錄下新建一個名為protos的文件夾。

如此，目錄下的文件夾應(yīng)該有如下幾個：

* gRPCServer
* gRPCClient
* protos
protos文件夾下新加一個greet.proto文件。
syntax = "proto3"; option csharp_namespace = "GrpcGreeter"; 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; }
然后，進入gRPCServer文件夾，添加相關(guān)的類庫包。
dotnet add package Grpc dotnet add package Grpc.Tools dotnet add package
Google.Protobuf
并在csproj文件中加入下列配置：
<ItemGroup> <Protobuf Include="../protos/*.proto" OutputDir="protos"
CompileOutputs="false" GrpcServices="Service" /> </ItemGroup>
運行dotnet build，可以看到在gRPCServer工程下新生成一個protos文件夾，以及Greet.cs與GreetGrpc.cs文件。

在Program類中加入Greeter的實現(xiàn)類和相關(guān)接口方法，并創(chuàng)建服務(wù)端啟動程序。
class Program { const int Port = 51234; static void Main(string[] args) { var
server = new Server { Services = { Greeter.BindService(new GreeterImpl()) },
Ports = { new ServerPort("localhost", Port, ServerCredentials.Insecure) } };
server.Start(); Console.WriteLine("Greeter server listening on port " + Port);
Console.WriteLine("Press any key to stop the server..."); Console.ReadKey();
server.ShutdownAsync().Wait(); } } class GreeterImpl : Greeter.GreeterBase { //
Server side handler of the SayHello RPC public override Task<HelloReply>
SayHello(HelloRequest request, ServerCallContext context) { return
Task.FromResult(new HelloReply { Message = "Hello " + request.Name }); } }
通過dotnet run命令啟動此服務(wù)端。

之后再進入gRPCClient文件夾，加入同樣的類庫包。

在csproj文件中加入類似的配置，注意GrpcServices屬性改為了Client：
<ItemGroup> <Protobuf Include="../protos/*.proto" OutputDir="protos"
CompileOutputs="false" GrpcServices="Client" /> </ItemGroup>
運行dotnet build，同樣生成protos文件夾及兩個proto文件。

Program類中加入客戶端調(diào)用代碼。
static void Main(string[] args) { var channel = new Channel("127.0.0.1:51234",
ChannelCredentials.Insecure); var client = new Greeter.GreeterClient(channel);
var reply = client.SayHello(new HelloRequest { Name = "Ken" });
Console.WriteLine(reply.Message); channel.ShutdownAsync().Wait();
Console.ReadKey(); }
運行客戶端后，應(yīng)該就可以看到調(diào)用服務(wù)端方法后返回的結(jié)果。

.NET Core 3.0

在最新的.NET Core 3.0中，加入了對gRPC更多的支持。當創(chuàng)建一個Web項目時，選擇ASP.NET Core 3.0，可以發(fā)現(xiàn)新增了gRPC
Service項目模板。



從建立的項目代碼中可以看出其不再是普通的Web應(yīng)用，而是完全變成了gRPC的服務(wù)端。
public void ConfigureServices(IServiceCollection services) {
services.AddGrpc(); } public void Configure(IApplicationBuilder app,
IWebHostEnvironment env) { if (env.IsDevelopment()) {
app.UseDeveloperExceptionPage(); } app.UseRouting(); app.UseEndpoints(endpoints
=> { // Communication with gRPC endpoints must be made through a gRPC client.
// To learn how to create a client, visit:
https://go.microsoft.com/fwlink/?linkid=2086909
endpoints.MapGrpcService<GreeterService>(); }); }

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