通過gRPC和Protobuf實現簡單分散式應用

技術簡介

gRPC框架

gRPC框架是一個新式的中立的高效能通訊框架。gRPC框架中的客戶端 就像呼叫本地服務一樣呼叫遠端服務。

gRPC的中立性，體現在語言中立、平臺中立、開源上。

gRPC的優點在於：

• 基於HTTP/2實現，具有更高的通訊效益
• 支援多種語言
• 支援使用Protobuf來定義服務並生成框架的目的碼

Protobuf序列化協議

Protobuf是一種資料序列化協議，用於將資料進行序列化和反序列化以支援通訊過程。gRPC使用Protobuf來定義“服務”這一概念。

Protobuf的優點在於:

• 通訊訊息被序列化經過編譯的二進位制位元組，效能好效率高，相比於JSON的序列化快8倍，訊息體積小60%~80%
• 獨立於平臺和語言，可以在.proto檔案中使用跨平臺介面定義語言（IDL）來定義服務，然後直接使用Protobuf編譯器生成gRPC框架所需的客戶端和服務端程式碼
• 提供嚴格的呼叫介面約束
• 支援向前和向下相容，新加欄位可以採用預設值（向前相容，通過default關鍵字實現），也可以直接忽略（向後相容，通過optional關鍵字實現）

通訊時，傳遞的訊息是由Protobuf中的關鍵字 message 訊息 這一資料結構進行打包，然後編譯為二進位制的碼流後進行傳輸和儲存。在定義訊息時，每個欄位會對應一個數字，也就是 標識號，其中1~15之間的標識號在編碼時佔用一個位元組，16~2047之間的標識號佔用兩個位元組。

message HelloRequest {
	required string title = 1;		// 該欄位必須有值，根據型別Protobuf會自動指定預設值
	optional string content = 2;	// 該欄位可以為空。具體來說Protobuf會使用一個bool變數來標記該欄位是否有值
	repeated string author = 3;		// 該欄位可以重複。具體來說Protobuf會使用一個count變數來標記該欄位有幾個
}

遠端服務所提供的介面，是通過Protobuf中的關鍵字 service 服務這一結構來描述的。

service HelloService {
	rpc Hello(HelloRequest) returns(HelloResponse);
}
 

Protobuf通常有proto2和proto3兩種語法規則可選，需要在.proto檔案開頭使用syntax關鍵字宣告使用的版本。不同版本的語法略有不同，比如proto3中預設欄位為required，且使用oneof取代repeated，等等。

syntax "proto2";

技術實現

gRPC的使用可以被概括為：

1. 通過Protobuf來定義介面和資料型別
2. 編譯Protobuf檔案生成目標語言的實際程式碼，其中的物件用於提供通訊功能
3. 使用目標語言編寫gRPC客戶端和服務端程式碼，通常需要繼承(2)中生成的程式碼物件
4. 分別執行客戶端和服務端，實現通訊

未完待續