gRPC: našaus, kelių platformų ryšio atvėrimas modernioms paskirstytosioms sistemoms

Sparčiai besivystančiame paskirstytųjų sistemų pasaulyje efektyvus ir patikimas ryšys tarp paslaugų yra svarbiausias. Organizacijoms visame pasaulyje diegiant mikropaslaugų architektūras ir debesijai pritaikytus sprendimus, tvirtos, didelio našumo nuotolinio procedūrų iškvietimo (RPC) sistemos poreikis tampa vis svarbesnis. Pristatome gRPC – modernią, atvirojo kodo RPC sistemą, sukurtą „Google“, kuri sukėlė revoliuciją paslaugų sąveikoje, siūlydama neprilygstamą greitį, efektyvumą ir kalbų suderinamumą.

Šiame išsamiame vadove gilinamasi į gRPC, nagrinėjami jo pagrindiniai principai, svarbiausios savybės, praktinis taikymas ir priežastys, kodėl jis tapo pageidaujamu pasirinkimu daugybei pasaulinių įmonių, kuriančių keičiamo dydžio, atsparias sistemas. Nesvarbu, ar esate architektas, projektuojantis naują mikropaslaugų platformą, programuotojas, optimizuojantis tarpusavio paslaugų ryšį, ar tiesiog domitės paskirstytosios kompiuterijos naujovėmis, suprasti gRPC yra būtina.

Kas yra gRPC? Išsami nuotolinių procedūrų iškvietimų apžvalga

Savo esme gRPC yra RPC sistema, o tai reiškia, kad ji leidžia programai iškviesti procedūrą (paprogramę ar funkciją) kitoje adresų erdvėje (paprastai nuotoliniame kompiuteryje) taip, lyg tai būtų vietinės procedūros iškvietimas. Ši abstrakcija ženkliai supaprastina paskirstytąjį programavimą, leisdama programuotojams sutelkti dėmesį į verslo logiką, o ne į tinklo ryšio subtilybes.

Kuo gRPC skiriasi nuo senesnių RPC sistemų ar tradicinių REST API, yra jo modernus pagrindas:

• Protocol Buffers: gRPC naudoja „Protocol Buffers“ (dažnai vadinamus „Protobuf“) kaip savo sąsajos apibrėžimo kalbą (IDL) ir pagrindinį pranešimų mainų formatą. „Protobuf“ yra nuo kalbos ir platformos nepriklausomas, išplečiamas mechanizmas struktūrizuotiems duomenims serializuoti. Jis yra daug mažesnis ir greitesnis už XML ar JSON duomenų serializavimui.
• HTTP/2: Skirtingai nuo daugelio RPC sistemų, kurios gali remtis HTTP/1.x, gRPC yra sukurtas HTTP/2 pagrindu – tai yra esminis HTTP tinklo protokolo atnaujinimas. HTTP/2 pristato galingas funkcijas, tokias kaip multipleksavimas, antraščių glaudinimas ir serverio stūmimas (angl. server push), kurios yra kritiškai svarbios gRPC dideliam našumui ir efektyvumui.

Šis „Protobuf“ duomenų serializavimui ir HTTP/2 transportui derinys sudaro gRPC pranašesnio našumo ir gebėjimo nepaprastai lengvai valdyti sudėtingus ryšio modelius, tokius kaip srautinis perdavimas, pagrindą.

Pagrindiniai gRPC pranašumo ramsčiai

gRPC pranašumas kyla iš kelių pagrindinių komponentų, veikiančių sinergijoje:

Protocol Buffers: efektyvus duomenų serializavimas

„Protocol Buffers“ yra „Google“ sukurtas nuo kalbos ir platformos nepriklausomas, išplečiamas mechanizmas struktūrizuotiems duomenims serializuoti – įsivaizduokite XML ar JSON, tik mažesnį, greitesnį ir paprastesnį. Jūs vieną kartą apibrėžiate savo duomenų struktūrą naudodami „Protocol Buffer“ kalbą (.proto faile), o tada galite naudoti sugeneruotą išeitinį kodą, kad lengvai rašytumėte ir skaitytumėte savo struktūrizuotus duomenis iš įvairių duomenų srautų, naudodami įvairias kalbas.

Apsvarstykite privalumus:

• Dvejetainis formatas: Skirtingai nuo tekstinių formatų, tokių kaip JSON ar XML, „Protobuf“ serializuoja duomenis į itin efektyvų dvejetainį formatą. Dėl to pranešimų dydis yra žymiai mažesnis, o tai sumažina tinklo pralaidumo sąnaudas ir padidina perdavimo greitį, kas ypač svarbu pasaulinėms programoms, kur tinklo delsa gali labai skirtis.
• Griežtas tipizavimas ir schemos vykdymas: .proto failai veikia kaip sutartis tarp paslaugų. Jie apibrėžia tikslią pranešimų ir paslaugų struktūrą, užtikrindami tipų saugumą ir užkirsdami kelią įprastoms deserializavimo klaidoms. Ši griežta schema suteikia aiškumo ir nuoseklumo įvairioms kūrėjų komandoms ir geografinėms vietovėms.
• Kodo generavimas: Iš jūsų .proto apibrėžimų gRPC įrankiai automatiškai generuoja kliento ir serverio šablono kodą jūsų pasirinkta programavimo kalba. Tai drastiškai sumažina rankinio kodavimo pastangas, klaidų skaičių ir pagreitina kūrimo ciklus. Programuotojams nereikia rašyti pasirinktinės analizės ar serializavimo logikos, todėl jie gali sutelkti dėmesį į pagrindines verslo funkcijas.

„Protocol Buffers“ efektyvumas yra pagrindinis skiriamasis bruožas, dėl kurio gRPC yra idealus pasirinkimas didelės apimties, mažos delsos ryšio poreikiams visame pasaulyje.

HTTP/2: didelio našumo pagrindas

HTTP/2 nėra tik laipsniškas HTTP/1.x atnaujinimas; tai yra visiškas pertvarkymas, skirtas išspręsti jo pirmtako apribojimus, ypač esant dideliam konkurentiškumui ir realaus laiko ryšio scenarijams. gRPC išnaudoja pažangias HTTP/2 funkcijas, kad pasiektų aukštą našumą:

• Multipleksavimas: HTTP/2 leidžia vienu metu per vieną TCP ryšį siųsti kelias užklausas ir atsakymus. Tai pašalina „eilės priekio blokavimo“ (angl. head-of-line blocking) problemą, paplitusią HTTP/1.x, kur lėtas atsakymas galėjo uždelsti vėlesnes užklausas. Mikropaslaugų atveju tai reiškia, kad paslaugos gali bendrauti vienu metu, nelaukdamos, kol bus baigtos ankstesnės sąveikos, o tai žymiai pagerina pralaidumą.
• Antraščių glaudinimas (HPACK): HTTP/2 naudoja HPACK glaudinimą užklausų ir atsakymų antraštėms. Atsižvelgiant į tai, kad daugelis HTTP užklausų turi pasikartojančias antraštes (pvz., autorizacijos žetonus, vartotojo agentus), jų glaudinimas sumažina perteklinį duomenų perdavimą, dar labiau optimizuojant pralaidumo naudojimą.
• Serverio stūmimas (angl. Server Push): Nors ši funkcija mažiau tiesiogiai naudojama pačių RPC iškvietimams, serverio stūmimas leidžia serveriui aktyviai siųsti išteklius klientui, kurių, jo manymu, klientui prireiks. Tai gali optimizuoti pradinį ryšio nustatymą ar duomenų sinchronizavimo modelius.
• Dvikryptis srautinis perdavimas: HTTP/2 kadrų pagrindu veikiantis protokolas iš prigimties palaiko srautus abiem kryptimis per vieną ryšį. Tai yra fundamentalu gRPC pažangiems ryšio modeliams, tokiems kaip kliento srautinis perdavimas, serverio srautinis perdavimas ir dvikryptis srautinis RPC.

Remdamasis HTTP/2, gRPC gali palaikyti nuolatinius ryšius, sumažinti ryšio pridėtines išlaidas ir užtikrinti greitesnį bei efektyvesnį duomenų perdavimą, o tai gyvybiškai svarbu paskirstytosioms sistemoms, veikiančioms dideliais geografiniais atstumais.

Paslaugos apibrėžimo kalba (IDL): kontraktai ir nuoseklumas

.proto failas veikia kaip gRPC sąsajos apibrėžimo kalba (IDL). Tai yra kritinis gRPC aspektas, nes jis apibrėžia tikslų kontraktą tarp kliento ir serverio. Šis kontraktas nurodo:

• Paslaugų apibrėžimai: Kokius RPC metodus paslauga teikia.
• Pranešimų apibrėžimai: Duomenų (užklausos ir atsakymo pranešimų), kuriais keičiamasi tuose metoduose, struktūra.

Pavyzdžiui, paprasta pasisveikinimo paslauga gali būti apibrėžta taip:

syntax = "proto3"; package greeter; message HelloRequest { string name = 1; } message HelloReply { string message = 1; } service Greeter { rpc SayHello (HelloRequest) returns (HelloReply) {} }

Šis griežtas, nuo kalbos nepriklausomas kontraktas užtikrina, kad paslaugos, sukurtos skirtingomis programavimo kalbomis skirtingų komandų įvairiose laiko juostose, gali bendrauti sklandžiai ir teisingai. Bet koks nukrypimas nuo kontrakto iš karto tampa akivaizdus kodo generavimo ar kompiliavimo metu, skatinant nuoseklumą ir mažinant integracijos problemas.

Pagrindinės savybės ir privalumai: kodėl gRPC išsiskiria

Be savo pagrindinių ramsčių, gRPC siūlo daugybę savybių, kurios daro jį patraukliu pasirinkimu moderniai programų kūrybai:

Našumas ir efektyvumas

Kaip ne kartą pabrėžta, gRPC dvejetainis serializavimas („Protobuf“) ir HTTP/2 transportas lemia žymiai mažesnę delsą ir didesnį pralaidumą, palyginti su tradicinėmis HTTP/1.x REST API, naudojančiomis JSON. Tai reiškia greitesnius atsakymo laikus vartotojams, efektyvesnį išteklių naudojimą (mažiau CPU, atminties ir tinklo sąnaudų) ir galimybę aptarnauti didesnį užklausų kiekį, kas yra kritiškai svarbu didelio srauto pasaulinėms paslaugoms.

Nepriklausomumas nuo kalbos

gRPC daugiaplatformiškumas yra vienas iš jo patraukliausių pranašumų pasaulinei auditorijai. Jis palaiko kodo generavimą daugybei programavimo kalbų, įskaitant C++, Java, Python, Go, Node.js, C#, Ruby, PHP, Dart ir kitas. Tai reiškia, kad skirtingi sudėtingos sistemos komponentai gali būti parašyti tinkamiausia kalba jų užduočiai, tuo pačiu sklandžiai bendraujant per gRPC. Ši daugiakalbystės galimybė suteikia įvairioms kūrėjų komandoms laisvę pasirinkti pageidaujamus įrankius neprarandant suderinamumo.

Dvikryptis srautinis perdavimas

gRPC neapsiriboja tradiciniu užklausos-atsakymo modeliu. Jis natūraliai palaiko keturis RPC sąveikos tipus:

• Vienkartinis RPC (Unary RPC): Viena užklausa ir vienas atsakymas (labiausiai paplitęs tipas, panašus į REST).
• Serverio srautinis RPC (Server Streaming RPC): Klientas siunčia vieną užklausą, o serveris atsako pranešimų srautu. Tai puikiai tinka scenarijams, tokiems kaip tiesioginiai akcijų kursų atnaujinimai, orų prognozės ar realaus laiko įvykių srautai.
• Kliento srautinis RPC (Client Streaming RPC): Klientas siunčia pranešimų srautą serveriui, o po to, kai visi pranešimai išsiųsti, serveris atsako vienu pranešimu. Naudojimo atvejai apima didelių failų įkėlimą dalimis arba balso atpažinimą, kai garsas perduodamas palaipsniui.
• Dvikryptis srautinis RPC (Bidirectional Streaming RPC): Tiek klientas, tiek serveris siunčia pranešimų srautą vienas kitam nepriklausomai. Tai įgalina tikrą realaus laiko, interaktyvų ryšį, idealiai tinkantį pokalbių programoms, internetiniams žaidimams ar realaus laiko analitikos prietaisų skydeliams.

Šios lanksčios srautinio perdavimo galimybės atveria naujas galimybes kurti labai dinamiškas ir jautrias programas, kurias būtų sudėtinga ar neefektyvu įgyvendinti naudojant tradicines užklausos-atsakymo paradigmas.

Integruotas kodo generavimas

Automatinis kliento ir serverio „stub“ kodo generavimas iš .proto failų žymiai pagreitina kūrimą. Programuotojams nereikia rankiniu būdu rašyti tinklo serializavimo/deserializavimo logikos ar paslaugų sąsajų. Šis standartizavimas sumažina žmogiškųjų klaidų skaičių, užtikrina nuoseklumą tarp skirtingų įgyvendinimų ir leidžia programuotojams sutelkti dėmesį į programos logiką.

Apkrovos balansavimo ir sekimo palaikymas

gRPC yra sukurtas atsižvelgiant į paskirstytąsias sistemas. Jis gerai integruojasi su moderniais apkrovos balansavimo įrenginiais ir paslaugų tinklais (pvz., Istio, Linkerd, Consul Connect), kurie supranta HTTP/2. Tai palengvina pažangų srauto valdymą, maršrutizavimą ir atsparumo modelius. Be to, gRPC perėmėjų (angl. interceptor) mechanizmas leidžia lengvai integruotis su paskirstytosiomis sekimo sistemomis (pvz., OpenTelemetry, Jaeger, Zipkin), kad būtų užtikrintas išsamus stebimumas ir derinimas sudėtingose mikropaslaugų aplinkose.

Saugumas

gRPC teikia integruotą palaikymą įskiepijamiems autentifikavimo mechanizmams. Jis dažnai naudoja transporto lygmens saugumą (TLS/SSL) visapusiškam šifravimui, užtikrindamas, kad perduodami duomenys būtų saugūs. Tai yra kritinė savybė bet kuriai programai, tvarkančiai jautrią informaciją, nepriklausomai nuo to, kur pasaulyje yra jos vartotojai ar paslaugos.

Stebimumas

Per savo perėmėjų konvejerį (angl. interceptor pipeline) gRPC leidžia programuotojams lengvai pridėti bendrus aspektus, tokius kaip registravimas, stebėjimas, autentifikavimas ir klaidų tvarkymas, nekeičiant pagrindinės verslo logikos. Šis moduliškumas skatina švaresnį kodą ir palengvina tvirtų operacinių praktikų įgyvendinimą.

gRPC ryšio modeliai: daugiau nei užklausa-atsakymas

Norint išnaudoti visą gRPC potencialą, labai svarbu suprasti keturis pagrindinius ryšio modelius:

Vienkartinis RPC

Tai yra paprasčiausia ir labiausiai paplitusi RPC forma, analogiška tradiciniam funkcijos iškvietimui. Klientas siunčia vieną užklausos pranešimą serveriui, o serveris atsako vienu atsakymo pranešimu. Šis modelis tinka operacijoms, kur diskretiškas įvesties duomenų kiekis duoda diskretišką išvestį, pavyzdžiui, gaunant vartotojo profilio duomenis ar pateikiant operaciją. Tai dažnai yra pirmasis modelis, su kuriuo susiduria programuotojai, pereinantys nuo REST prie gRPC.

Serverio srautinis RPC

Serverio srautinio RPC atveju klientas siunčia vieną užklausos pranešimą, o serveris atsako siųsdamas pranešimų seką. Išsiuntęs visus savo pranešimus, serveris praneša apie pabaigą. Šis modelis yra labai efektyvus scenarijuose, kai klientui reikia gauti nuolatinį atnaujinimų ar duomenų srautą pagal pradinę užklausą. Pavyzdžiai:

• Tiesioginių akcijų kainų atnaujinimų gavimas.
• Jutiklių duomenų srautinis perdavimas iš IoT įrenginio į centrinę analitikos paslaugą.
• Realaus laiko pranešimų apie įvykius gavimas.

Kliento srautinis RPC

Naudojant kliento srautinį RPC, klientas siunčia pranešimų seką serveriui. Po to, kai klientas baigia siųsti savo pranešimus, serveris atsako vienu pranešimu. Šis modelis naudingas, kai serveriui reikia sujungti ar apdoroti kliento įvesties duomenų seriją prieš pateikiant vieną rezultatą. Praktiniai taikymai:

• Didelio failo įkėlimas dalimis.
• Garso srauto siuntimas kalbos į tekstą transkripcijai.
• Įvykių serijos registravimas iš kliento įrenginio į serverį.

Dvikryptis srautinis RPC

Tai yra lankstiausias ryšio modelis, kuriame tiek klientas, tiek serveris siunčia pranešimų seką vienas kitam, naudodami skaitymo-rašymo srautą. Du srautai veikia nepriklausomai, todėl klientai ir serveriai gali skaityti ir rašyti bet kokia tvarka, leidžiant labai interaktyvų, realaus laiko ryšį. Pranešimų tvarka kiekviename sraute yra išsaugoma. Naudojimo atvejai:

• Realaus laiko pokalbių programos, kur pranešimai vienu metu teka abiem kryptimis.
• Daugelio žaidėjų internetiniai žaidimai, kur žaidimo būsenos atnaujinimai nuolat keičiasi.
• Tiesioginės vaizdo ar garso konferencijų sistemos.
• Interaktyvi duomenų sinchronizacija.

Šie įvairūs srautinio perdavimo modeliai suteikia programuotojams galimybę kurti sudėtingas, realaus laiko sąveikas, kurias sunku ir neefektyvu pasiekti su tradicinėmis HTTP/1.x pagrįstomis API.

Praktiniai naudojimo atvejai: kur gRPC atsiskleidžia visame pasaulyje

gRPC galimybės leidžia jį taikyti įvairioms programoms, ypač paskirstytose ir debesijai pritaikytose aplinkose:

• Mikropaslaugų ryšys: Tai bene labiausiai paplitęs ir paveikiausias naudojimo atvejis. gRPC yra puikus pasirinkimas vidiniam ryšiui tarp mikropaslaugų paskirstytoje sistemoje. Jo našumas, griežti kontraktai ir nepriklausomumas nuo kalbos užtikrina efektyvią ir patikimą paslaugų sąveiką, nepriklausomai nuo to, kur tos paslaugos yra įdiegtos pasaulyje.
• Tarpusavio paslaugų ryšys paskirstytosiose sistemose: Be mikropaslaugų, gRPC palengvina ryšį tarp įvairių didelio masto paskirstytųjų sistemų komponentų, tokių kaip duomenų vamzdynai, paketinių užduočių apdorojimas ir analitikos varikliai, užtikrinant aukštą pralaidumą ir mažą delsą.
• Realaus laiko srautinio perdavimo programos: Išnaudojant galingas srautinio perdavimo galimybes, gRPC idealiai tinka programoms, reikalaujančioms nuolatinio duomenų srauto, pavyzdžiui, tiesioginių duomenų prietaisų skydeliams, IoT įrenginių telemetrijai, finansų rinkos duomenų srautams ar realaus laiko bendradarbiavimo įrankiams.
• Daugiakalbės aplinkos: Organizacijoms su įvairiais technologijų rinkiniais gRPC kalbų suderinamumas yra didelis privalumas. Python paslauga gali sklandžiai bendrauti su Java paslauga, Go paslauga ir Node.js paslauga, skatinant komandų autonomiją ir technologinį lankstumą. Tai ypač vertinga pasaulinėms įmonėms su paskirstytomis inžinierių komandomis, naudojančiomis įvairias pageidaujamas kalbas.
• Mobiliųjų programų serverinės dalies ryšys: Kuriant mobiliąsias programas, kurios sąveikauja su serverinėmis paslaugomis, gRPC efektyvumas (mažesni pranešimų dydžiai, nuolatiniai ryšiai) gali žymiai sumažinti baterijos ir tinklo duomenų suvartojimą kliento įrenginiuose. Tai yra kritinis aspektas vartotojams regionuose su ribotais duomenų planais ar nestabiliu tinklo ryšiu.
• Debesijai pritaikytos programos: gRPC natūraliai tinka debesijai pritaikytoms ekosistemoms, ypač toms, kurios naudoja Kubernetes. Jo stiprios sąsajos su HTTP/2 gerai dera su moderniomis konteinerių orkestravimo ir paslaugų tinklo technologijomis, leidžiančiomis įdiegti pažangias funkcijas, tokias kaip automatinis apkrovos balansavimas, srauto maršrutizavimas ir stebimumas.
• API šliuzų integracija: Nors gRPC yra pirmiausia skirtas tarpusavio paslaugų ryšiui, jį galima atverti ir išoriškai per API šliuzus (pvz., Envoy, Traefik ar specializuotus gRPC šliuzus), kurie verčia tarp REST/HTTP/1.1 viešiems vartotojams ir gRPC vidinėms paslaugoms. Tai leidžia pasinaudoti gRPC privalumais viduje, išlaikant platų suderinamumą išorėje.
• Duomenų centrų sujungimai: Įmonėms, valdančioms kelis duomenų centrus ar hibridines debesijos aplinkas, gRPC suteikia efektyvų būdą perduoti duomenis ir orkestruoti paslaugas per geografiškai išsklaidytą infrastruktūrą.

Šie pavyzdžiai iliustruoja gRPC universalumą ir gebėjimą spręsti sudėtingus ryšio iššūkius įvairiose pramonės šakose ir geografiniuose masteliuose.

Darbo su gRPC pradžia: supaprastintas vadovas

gRPC pritaikymas apima kelis pagrindinius žingsnius, paprastai taikomus visoms palaikomoms kalboms:

1. Apibrėžkite savo paslaugą .proto faile

Tai yra jūsų gRPC programos kertinis akmuo. Jūs apibrėšite paslaugos metodus ir užklausos/atsakymo pranešimų struktūras naudodami „Protocol Buffer“ IDL. Pavyzdžiui, paprasta vartotojų valdymo paslauga gali turėti GetUser RPC metodą:

// users.proto syntax = "proto3"; package users; message UserRequest { string user_id = 1; } message UserReply { string user_id = 1; string name = 2; string email = 3; } service UserManager { rpc GetUser (UserRequest) returns (UserReply) {} // Pridėkite daugiau metodų CreateUser, UpdateUser, DeleteUser ir kt. }

2. Generuokite kodą

Kai jūsų .proto failas yra apibrėžtas, jūs naudojate „Protocol Buffer“ kompiliatorių (protoc) kartu su gRPC įskiepiais jūsų konkrečiai kalbai(-oms), kad sugeneruotumėte reikiamą kliento ir serverio kodą. Šis sugeneruotas kodas apima pranešimų klases ir paslaugų sąsajas („stub“ klientui ir abstrakčias klases/sąsajas serveriui įgyvendinti).

Pavyzdžiui, norint sugeneruoti Go kodą:

protoc --go_out=. --go_opt=paths=source_relative \ --go-grpc_out=. --go-grpc_opt=paths=source_relative \ users.proto

Panašios komandos egzistuoja Java, Python, C++, Node.js ir kitoms kalboms, sukuriant kalbai specifines sąsajas ir duomenų struktūras, kurios tiesiogiai atitinka jūsų .proto apibrėžimus.

3. Įgyvendinkite serverį

Serverio pusėje jūs įgyvendinate sugeneruotą paslaugos sąsają. Tai apima faktinės verslo logikos rašymą kiekvienam RPC metodui, apibrėžtam jūsų .proto faile. Tada jūs nustatote gRPC serverį, kad jis klausytųsi gaunamų užklausų ir užregistruotumėte savo paslaugos įgyvendinimą. Serveris tvarkys pagrindinį HTTP/2 ryšį, „Protobuf“ serializavimą/deserializavimą ir metodo iškvietimą.

4. Įgyvendinkite klientą

Kliento pusėje jūs naudojate sugeneruotą kliento „stub“ (arba kliento tarpininką), kad atliktumėte RPC iškvietimus į serverį. Jūs sukursite gRPC kanalą, nurodydami serverio adresą ir prievadą, o tada naudosite kliento „stub“, kad iškviestumėte nuotolinius metodus. Kliento „stub“ pasirūpins jūsų užklausos duomenų konvertavimu į „Protocol Buffers“, jų siuntimu per tinklą per HTTP/2 ir serverio atsakymo dekonvertavimu.

Šis supaprastintas darbo procesas, pagrįstas kodo generavimu ir aiškiais kontraktais, daro gRPC kūrimą efektyvų ir nuoseklų įvairiose programavimo kalbose ir kūrėjų komandose.

gRPC prieš REST: kada kurį rinktis?

Nors gRPC siūlo reikšmingų privalumų, jis nėra universalus REST pakaitalas. Kiekvienas turi savo stipriąsias puses, o pasirinkimas dažnai priklauso nuo konkretaus naudojimo atvejo ir konteksto:

REST stiprybės:

• Paprastumas ir visur esantis palaikymas: REST yra plačiai suprantamas, neįtikėtinai paprastas pradėti naudoti ir visuotinai palaikomas naršyklių bei žiniatinklio technologijų.
• Žmogui skaitomas formatas: JSON/XML turinys yra skaitomas žmogui, o tai padeda derinti ir tyrinėti API.
• Suderinamumas su naršyklėmis: Naršyklės natūraliai supranta HTTP/1.x ir JSON, todėl REST idealiai tinka viešoms žiniatinklio API.
• Turtinga įrankių ir ekosistema: Egzistuoja didžiulė įrankių, bibliotekų ir sistemų ekosistema REST kūrimui, testavimui ir dokumentavimui (pvz., OpenAPI/Swagger).
• Būsena nepalaikoma (angl. stateless): REST būsenos nepalaikymas gali supaprastinti serverio pusės dizainą tam tikrose situacijose.

gRPC stiprybės:

• Našumas ir efektyvumas: Didesnis greitis dėl HTTP/2 ir dvejetainio „Protobuf“, idealiai tinka didelio pralaidumo, mažos delsos ryšiui.
• Griežti kontraktai: „Protocol Buffers“ užtikrina griežtą schemos apibrėžimą, mažina dviprasmiškumą ir skatina nuoseklumą tarp paslaugų. Tai yra neįkainojama sudėtingose, kelių komandų ar kelių geografinių vietovių kūrimo aplinkose.
• Srautinio perdavimo galimybės: Numatytasis palaikymas vienkartiniam, serverio, kliento ir dvikrypčiam srautiniam perdavimui, leidžiantis sudėtingus realaus laiko ryšio modelius, kuriuos sunku efektyviai pasiekti su REST.
• Daugiakalbis palaikymas: Puikus suderinamumas tarp kalbų, leidžiantis paslaugoms skirtingomis kalbomis sklandžiai bendrauti. Kritiškai svarbu įvairioms kūrėjų organizacijoms.
• Kodo generavimas: Automatinis šablono kodo generavimas taupo kūrimo laiką ir sumažina klaidų skaičių.
• Pilno dvipusio ryšio (angl. full-duplex) palaikymas: HTTP/2 leidžia efektyvius, nuolatinius ryšius, mažinant pridėtines išlaidas daugkartinėms sąveikoms.

Sprendimų matrica:

• Rinkitės gRPC, kai:
  • Jums reikia didelio našumo, mažos delsos tarpusavio paslaugų ryšio (pvz., mikropaslaugos tame pačiame duomenų centre ar debesijos regione, kritinės serverinės paslaugos).
  • Jūs dirbate daugiakalbėje aplinkoje, kur paslaugos parašytos skirtingomis kalbomis.
  • Jums reikalingas realaus laiko srautinis perdavimas (dvikryptis, kliento ar serverio).
  • Griežti API kontraktai yra būtini norint išlaikyti nuoseklumą didelėje sistemoje ar tarp kelių komandų.
  • Tinklo efektyvumas (pralaidumas, baterijos veikimo laikas) yra pagrindinis rūpestis (pvz., mobiliųjų programų serverinės dalys).
• Rinkitės REST, kai:
  • Jūs kuriate viešai prieinamas API žiniatinklio naršyklėms ar trečiųjų šalių integratoriams.
  • Žmogui skaitomas pranešimų formatas yra prioritetas, siekiant palengvinti derinimą ar kliento vartojimą.
  • Pagrindinis ryšio modelis yra paprasta užklausa-atsakymas.
  • Esami įrankiai ir HTTP/JSON ekosistema yra pakankami jūsų poreikiams.
  • Jums reikia būsenos nepalaikančių sąveikų ar lengvų, ad-hoc integracijų.

Daugelis modernių architektūrų taiko hibridinį požiūrį, naudodamos gRPC vidiniam paslaugų ryšiui ir REST išorinėms API, atveriamoms viešiems klientams. Ši strategija išnaudoja abiejų sistemų stipriąsias puses, optimizuojant našumą viduje ir išlaikant platų pasiekiamumą išorėje.

Geriausios praktikos diegiant gRPC savo architektūroje

Norėdami maksimaliai išnaudoti gRPC privalumus ir užtikrinti sklandų kūrimo bei eksploatavimo procesą, apsvarstykite šias geriausias praktikas:

1. Kurkite aiškius ir stabilius .proto kontraktus: Jūsų .proto failai yra jūsų gRPC paslaugų pagrindas. Skirkite laiko kurti aiškias, semantines ir gerai versijuojamas API. Kai laukas yra naudojamas, venkite keisti jo lauko numerį ar tipą. Naudokite rezervuotus laukų numerius, kad išvengtumėte atsitiktinio pasenusių laukų pakartotinio naudojimo.
2. Versijuokite savo API: Besivystančioms paslaugoms įgyvendinkite API versijavimo strategijas (pvz., pridedant v1, v2 į paketų pavadinimus ar failų kelius). Tai leidžia klientams atsinaujinti savo tempu ir apsaugo nuo kritinių pakeitimų.
3. Tinkamai tvarkykite klaidas: gRPC naudoja būsenos kodus (apibrėžtus google.rpc.Status pranešimu), kad perteiktų klaidas. Įgyvendinkite nuoseklų klaidų tvarkymą tiek kliento, tiek serverio pusėse, įskaitant tinkamą registravimą ir klaidų detalių perdavimą.
4. Išnaudokite perėmėjus (angl. interceptors) bendriems aspektams: Naudokite gRPC perėmėjus (tarpinę programinę įrangą) bendroms funkcijoms, tokioms kaip autentifikavimas, autorizavimas, registravimas, metrikos rinkimas ir paskirstytasis sekimas, įgyvendinti. Tai išlaiko jūsų verslo logiką švarią ir skatina pakartotinį naudojimą.
5. Stebėkite našumą ir delsą: Įgyvendinkite tvirtą savo gRPC paslaugų stebėjimą. Sekite užklausų dažnį, delsą, klaidų dažnį ir ryšio statistiką. Įrankiai, tokie kaip Prometheus, Grafana, ir paskirstytojo sekimo sistemos yra neįkainojami norint suprasti paslaugos elgseną ir nustatyti kliūtis.
6. Apsvarstykite paslaugų tinklo integraciją: Sudėtingiems mikropaslaugų diegimams (ypač Kubernetes aplinkoje), paslaugų tinklas (pvz., Istio, Linkerd, Consul Connect) gali suteikti pažangių funkcijų gRPC srautui, įskaitant automatinį apkrovos balansavimą, srauto maršrutizavimą, grandinės pertraukimą, pakartojimus ir abipusį TLS šifravimą, nereikalaujant kodo pakeitimų.
7. Saugumas yra svarbiausia: Visada naudokite TLS/SSL gamybinės aplinkos gRPC ryšiui, net ir vidiniuose tinkluose, kad šifruotumėte perduodamus duomenis. Įgyvendinkite autentifikavimo ir autorizavimo mechanizmus, tinkamus jūsų programos saugumo reikalavimams.
8. Supraskite ryšio valdymą: gRPC kliento kanalai valdo pagrindinius HTTP/2 ryšius. Siekiant našumo, klientai paprastai turėtų pakartotinai naudoti kanalus keliems RPC iškvietimams, o ne kurti naują kiekvienam iškvietimui.
9. Laikykite pranešimus mažus: Nors „Protobuf“ yra efektyvus, pernelyg didelių pranešimų siuntimas vis tiek gali paveikti našumą. Kurkite savo pranešimus taip, kad jie būtų kuo glaustesni, perduodant tik būtinus duomenis.

Laikantis šių praktikų, jums pavyks sukurti itin našias, keičiamo dydžio ir lengvai prižiūrimas gRPC pagrįstas sistemas.

RPC ateitis: besivystanti gRPC ekosistema

gRPC nėra statiškas; tai gyvybinga ir nuolat besivystanti ekosistema. Jo pritaikymas toliau sparčiai auga įvairiose pramonės šakose, nuo finansų ir telekomunikacijų iki žaidimų ir daiktų interneto. Pagrindinės nuolatinio vystymosi ir ateities poveikio sritys apima:

• gRPC-Web: Šis projektas leidžia naršyklės klientams (kurie tradiciškai negali tiesiogiai bendrauti per HTTP/2) bendrauti su gRPC paslaugomis per tarpinį serverį. Tai panaikina atotrūkį tarp gRPC serverinės dalies efektyvumo ir universalaus žiniatinklio naršyklių pasiekiamumo, atveriant gRPC platesniam priekinės dalies programų spektrui.
• WebAssembly (Wasm): WebAssembly populiarėjant ir už naršyklės ribų, jo integracija su gRPC (pvz., per Envoy tarpinius serverius ar tiesioginius Wasm modulius, veikiančius įvairiose vykdymo aplinkose) galėtų įgalinti dar lengvesnius ir nešiojamus paslaugų komponentus.
• Integracija su naujomis technologijomis: gRPC nuolat integruojasi su naujais debesijai pritaikytais projektais, serverių neturinčiomis platformomis ir krašto kompiuterijos iniciatyvomis. Jo tvirtas pagrindas daro jį stipriu kandidatu ryšiui ateities paskirstytose paradigmose.
• Tolimesni našumo optimizavimai: gRPC komanda ir bendruomenė visada ieško būdų, kaip pagerinti našumą, sumažinti išteklių suvartojimą ir pagerinti kūrėjo patirtį visose palaikomose kalbose.

gRPC trajektorija rodo, kad jis išliks didelio našumo paskirstytųjų sistemų kertiniu akmeniu artimiausioje ateityje, leidžiančiu kūrėjams visame pasaulyje kurti efektyvesnes, keičiamo dydžio ir atsparesnes programas.

Išvada: suteikiant galių naujos kartos paskirstytosioms sistemoms

gRPC yra modernių inžinerijos principų liudijimas, siūlantis galingą, efektyvią ir nuo kalbos nepriklausomą sistemą tarpusavio paslaugų ryšiui. Išnaudodamas „Protocol Buffers“ ir HTTP/2, jis suteikia neprilygstamą našumą, lanksčias srautinio perdavimo galimybes ir tvirtą, kontraktu pagrįstą požiūrį, kuris yra būtinas sudėtingoms, pasauliniu mastu paskirstytoms architektūroms.

Organizacijoms, sprendžiančioms mikropaslaugų, realaus laiko duomenų apdorojimo ir daugiakalbių kūrimo aplinkų sudėtingumą, gRPC suteikia įtikinamą sprendimą. Jis suteikia komandoms galimybę kurti labai jautrias, keičiamo dydžio ir saugias programas, kurios gali sklandžiai veikti įvairiose platformose ir geografinėse ribose.

Kadangi skaitmeninė aplinka ir toliau reikalauja vis didesnio greičio ir efektyvumo, gRPC yra pasirengęs tapti kritiniu veiksniu, padedančiu kūrėjams visame pasaulyje išnaudoti visą savo paskirstytųjų sistemų potencialą ir nutiesti kelią naujos kartos didelio našumo, sujungtoms programoms.

Priimkite gRPC ir suteikite savo paslaugoms galimybę bendrauti inovacijų greičiu.