Grpc Quick Start 之协议分析

技术介绍

gRPC是由 google开发的一个高性能、通用的开源RPC框架，主要面向移动应用开发且基于HTTP/2协议标准而设计，同时支持大多数流行的编程语言。

这里有几个关键词

• google开发 大公司背景 相对于dubbo2 rpc框架，grpc提供了跨语言的调用 生态更加完整
• HTTP/2 ，底层基于HTTP2进行数据通信，因此天然支持HTTP REST API 、GRPC接口调用转换

Quick Start

官网Example

• 下载源码代码

git clone https://github.com/grpc/grpc-go.git 
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• 下载依赖

// cd grcp-go
go mod tidy
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• example 地址

如图，上面的代码案例 展示grpc的入门以及各种特性应用的demo，后面一个个学习下。今天学下下grpc入门级别的demo。代码谓语helloworld目录下

服务端代码

package main

import (
	"context"
	"flag"
	"fmt"
	"log"
	"net"
	"google.golang.org/grpc"
	pb "google.golang.org/grpc/examples/helloworld/helloworld"
)

var (
	port = flag.Int("port", 50051, "The server port")
)

// server is used to implement helloworld.GreeterServer.
type server struct {
	pb.UnimplementedGreeterServer
}

// SayHello implements helloworld.GreeterServer
func (s *server) SayHello(ctx context.Context, in *pb.HelloRequest) (*pb.HelloReply, error) {
	log.Printf("Received: %v", in.GetName())
	return &pb.HelloReply{Message: "Hello " + in.GetName()}, nil
}

func main() {
	flag.Parse()
	lis, err := net.Listen("tcp", fmt.Sprintf(":%d", *port))
	if err != nil {
		log.Fatalf("failed to listen: %v", err)
	}
	s := grpc.NewServer()
	pb.RegisterGreeterServer(s, &server{})
	log.Printf("server listening at %v", lis.Addr())
	if err := s.Serve(lis); err != nil {
		log.Fatalf("failed to serve: %v", err)
	}
}
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客户端代码

package main

import (
	"context"
	"flag"
	"log"
	"time"
	"google.golang.org/grpc"
	"google.golang.org/grpc/credentials/insecure"
	pb "google.golang.org/grpc/examples/helloworld/helloworld"
)

const (
	defaultName = "world"
)

var (
	addr = flag.String("addr", "localhost:50051", "the address to connect to")
	name = flag.String("name", defaultName, "Name to greet")
)

func main() {
	flag.Parse()
	// Set up a connection to the server.
	conn, err := grpc.Dial(*addr, grpc.WithTransportCredentials(insecure.NewCredentials()))
	if err != nil {
		log.Fatalf("did not connect: %v", err)
	}
	defer conn.Close()
	c := pb.NewGreeterClient(conn)

	// Contact the server and print out its response.
	ctx, cancel := context.WithTimeout(context.Background(), time.Second)
	defer cancel()
	r, err := c.SayHello(ctx, &pb.HelloRequest{Name: *name})
	if err != nil {
		log.Fatalf("could not greet: %v", err)
	}
	log.Printf("Greeting: %s", r.GetMessage())
}
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代码结构如下

AndydeMacBook-Pro:helloworld andy$ tree
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├── greeter_client
│   └── main.go
├── greeter_server
│   └── main.go
└── helloworld
    ├── helloworld.pb.go
    ├── helloworld.proto
    └── helloworld_grpc.pb.go
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执行结果

• 启动服务器
• 启动客户端
• 输出结果

服务端：

客户端:

至此，一个简单的grpc远程调用执行完毕， 接下来使用抓包工具Wireshark 分析下如何利用http2进行数据通信，以及http2数据通信的一些细节。关于Wireshark抓包工具的安装这里不做介绍了。

抓包分析

抓包步骤

选择网卡

由于Quick Start的demo只是在本机做远程调用，因此选择 loopback 回环网卡，双击进入

过滤参数

为了防止其他数据的干扰，过滤来源、目标端口为50051的数据即可。过滤参数为：tcp.dstport50051 or tcp.srcport50051。并重新启动客户端。

如上图，已经抓到了一次grpc调用的完整的数据包，只是上述的数据偏向底层，无法直观的进行分析，幸运的是wireshark支持HTTP2协议，只需要选择合适的编码就可以让数据展示更加直观。

选择HTTP2编码

• 选中任一数据行，右键选择编码

• 选择HTTP2编码

• 展示最终结果

协议分析

结论:

1. HTTP2 在TCP链接的基础上多了几次数据交互的过程

2. 在GRPC中 所有的请求默认都转换为HTTP POST请求

3. POST请求中的URI对应为protobuf文件中定义/package/class/method

   

4. 一次HTTP请求 将header、body分开发送

ERROR vs HTTP STATUS CODE

GRPC异常 与 HTTP状态码对应关系如下：

最佳性能实践

摘自官方文档：

• 尽可能的重用利用Channel
• 保持HTTP2底层TCP连接处于活跃状态，即利用心跳检测保持长链接（即C++通道参数 GRPC_arg_keepalive_TIME_MS）
• 客户端、服务端双向通信使用 streaming RPC
• 每个gRPC通道使用0个或更多HTTP/2连接，并且每个连接通常对并发流的数量有限制。当连接上的活动RPC数达到此限制时，其他RPC将在客户端中排队，并且必须等待活动RPC完成后才能发送。具有高负载或长寿命流式RPC的应用程序可能会因为这种排队而出现性能问题。有两种可能的解决方案
  • 每个高负载区域创建独立的Channel通道
  • 使用 gRPC 连接池