gRPC初探

前序

RPC是一种远程程序调用方案（Remote Procedure Call ），即客户端服务调用远程服务器上的程序或者服务，包括通信协议与序列化协议，在传输层及以上使用。

HTTP作为一种应用层的通信协议，也可以被用于实现RPC.

RPC协议与HTTP协议的区别

1、RPC是一种API，HTTP是一种无状态的网络协议。RPC可以基于HTTP协议实现，也可以直接在TCP协议上实现。

2、RPC主要是用在大型网站里面，因为大型网站里面系统繁多，业务线复杂，而且效率优势非常重要的一块，这个时候RPC的优势就比较明显了。

3、HTTP开发方便简单、直接。开发一个完善的RPC框架难度比较大。

4、HTTP发明的初衷是为了传送超文本的资源，协议设计的比较复杂，参数传递的方式效率也不高。开源的RPC框架针相对于HTTP灵活度更高，可以省去不必要的字段，对远程调用协议上的效率会比HTTP快很多。

5、HTTP需要事先通知，修改Nginx/HAProxy配置。RPC能做到自动通知，不影响上游。

6、HTTP大部分是通过Json来实现的，字节大小和序列化耗时都比Thrift要更消耗性能。RPC，可以基于Thrift实现高效的二进制传输。

gRPC协议实现原理

gRPC是一种由Google开发的开源通信协议，是RPC框架的一种，其它的RPC框架有Dubbo、Thrift、Hprose等。

通常使用HTTP REST传输数据，并在两个服务之间进行序列化和反序列化操作，传统的REST接口采用JSON，XML或者其它的一些格式作为数据载体，这种设计在大型数据流量中会使得服务运行缓慢，内存占用较高且传输过程没有压缩。

而gRPC的序列化方式是采用protobuf格式的，与传统REST接口的JSON等有很多优点，缺点是易读性差。

protobuf优点包括：相同的有效带宽中，同一数据包传输次数更多；数据越小，序列化越快；跨平台、可多语言开发不受限制；可利用proto工具生成各语言代码，非常方便。

json是文本文件，基于字符；protobuf是二进制编码，基于值。

与许多 RPC 系统类似，gRPC 也是基于以下理念：定义一个服务，指定其能够被远程调用的方法（包含参数和返回类型）。在服务端实现这个接口，并运行一个 gRPC 服务器来处理客户端调用。在客户端拥有一个存根能够像服务端一样的方法。

gRPC使用流程

1. 定义标准的proto文件
2. 生成标准代码
3. 服务端使用生成的代码提供服务
4. 客户端使用生成的代码调用服务

代码生成

1. 所有gRPC框架都为代码生成提供了一流的支持。gRPC开发的核心文件是*.proto文件 ，它定义了gRPC服务和消息的约定。根据这个文件，gRPC框架将生成服务基类，消息和完整的客户端代码。
2. 通过在服务器和客户端之间共享*.proto文件，可以从端到端生成消息和客户端代码。客户端的代码生成消除了客户端和服务器上的重复消息，并为您创建了一个强类型的客户端。无需编写客户端代码，可在具有许多服务的应用程序中节省大量开发时间。

严格的规范

1. 不存在具有JSON的HTTP API的正式规范。开发人员不需要讨论URL，HTTP动词和响应代码的最佳格式。（想想，是用Post还是Get好？使用Get还是用Put好？一想到有选择恐惧症的你是不是又开了纠结，然后浪费了大量的时间）
2. 该gRPC规范是规定有关gRPC服务必须遵循的格式。gRPC消除了争论并节省了开发人员的时间，因为gPRC在各个平台和实现之间是一致的。

流

1. HTTP/2为长期的实时通信流提供了基础。gRPC通过HTTP/2为流媒体提供一流的支持。
2. 一元（没有流媒体）： 简单rpc 这就是一般的rpc调用，一个请求对象对应一个返回对象。客户端发起一次请求，服务端响应一个数据，即标准RPC通信。
3. 服务器到客户端流：客户端流式rpc 客户端传入多个请求对象，服务端返回一个响应结果。应用场景：物联网终端向服务器报送数据。
4. 客户端到服务器流：服务端流式rpc 一个请求对象，服务端可以传回多个结果对象。服务端流 RPC 下，客户端发出一个请求，但不会立即得到一个响应，而是在服务端与客户端之间建立一个单向的流，服务端可以随时向流中写入多个响应消息，最后主动关闭流，而客户端需要监听这个流，不断获取响应直到流关闭。应用场景举例：典型的例子是客户端向服务端发送一个股票代码，服务端就把该股票的实时数据源源不断的返回给客户端。
5. 双向流媒体：双向流式rpc 结合客户端流式rpc和服务端流式rpc，可以传入多个对象，返回多个响应对象。应用场景：聊天应用。

protobuf

• protobuf 即 Protocol Buffers，是一种轻便高效的结构化数据存储格式，与语言、平台无关，可扩展可序列化。
• Protocol Buffers 是一种灵活，高效，自动化机制的结构数据序列化方法－可类比 XML，但是比 XML 更小（3 ~ 10倍）、更快（20 ~ 100倍）、更为简单。json、xml都是基于文本格式，protobuf 是以二进制方式存储的，占用空间小，但也带来了可读性差的缺点。
• protobuf 在通信协议和数据存储等领域应用广泛。例如著名的分布式缓存工具 Memcached 的 Go 语言版本groupcache 就使用了 protobuf 作为其 RPC 数据格式。
• Protobuf 在 .proto 定义需要处理的结构化数据，可以通过 protoc 工具，将 .proto 文件转换为 C、C++、Golang、Java、Python 等多种语言的代码，兼容性好，易于使用。