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Python 使用-gRPC详解

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RPC 框架原理

RPC 框架的目标就是让远程服务调用更加简单、透明，RPC 框架负责屏蔽底层的传输方式（TCP 或者 UDP）、序列化方式（XML/Json/ 二进制）和通信细节。服务调用者可以像调用本地接口一样调用远程的服务提供者，而不需要关心底层通信细节和调用过程。

RPC 框架的调用原理图如下所示：

gRPC是什么？

官方文档-Python

gRPC是什么可以用官网的一句话来概括

A high-performance, open-source universal RPC framework

**所谓RPC(remote procedure call 远程过程调用)框架实际是提供了一套机制，使得应用程序之间可以进行通信，而且也遵从server/client模型。使用的时候客户端调用server端提供的接口就像是调用本地的函数一样。**如下图所示就是一个典型的RPC结构图。

概念图

gRPC有什么好处以及在什么场景下需要用gRPC

既然是server/client模型，那么我们直接用restful api不是也可以满足吗，为什么还需要RPC呢？下面我们就来看看RPC到底有哪些优势

gRPC vs. Restful API

gRPC和restful API都提供了一套通信机制，用于server/client模型通信，而且它们都使用http作为底层的传输协议(严格地说, gRPC使用的http2.0，而restful api则不一定)。不过gRPC还是有些特有的优势，如下：

  • gRPC可以通过protobuf来定义接口，从而可以有更加严格的接口约束条件。关于protobuf可以参见笔者之前的小文Google Protobuf简明教程
  • 另外，通过protobuf可以将数据序列化为二进制编码，这会大幅减少需要传输的数据量，从而大幅提高性能。
  • gRPC可以方便地支持流式通信(理论上通过http2.0就可以使用streaming模式, 但是通常web服务的restful api似乎很少这么用，通常的流式数据应用如视频流，一般都会使用专门的协议如HLS，RTMP等，这些就不是我们通常web服务了，而是有专门的服务器应用。）

gRPC HelloWorld实例详解

gRPC的使用通常包括如下几个步骤：

  1. 通过protobuf来定义接口和数据类型
  2. 编写gRPC server端代码
  3. 编写gRPC client端代码
    下面来通过一个实例来详细讲解上述的三步。
    下边的hello world实例完成之后，其目录结果如下：

定义接口和数据类型

  • 通过protobuf定义接口和数据类型
syntax = "proto3";

package rpc_package;

// define a service
service HelloWorldService {
    // define the interface and data type
    rpc SayHello (HelloRequest) returns (HelloReply) {}
}

// define the data type of request
message HelloRequest {
    string name = 1;
}

// define the data type of response
message HelloReply {
    string message = 1;
}
  • 使用gRPC protobuf生成工具生成对应语言的库函数
python -m grpc_tools.protoc -I=./protos --python_out=./rpc_package --grpc_python_out=./rpc_package ./protos/user_info.proto

这个指令会自动生成rpc_package文件夹中的helloworld_pb2.py和helloworld_pb2_grpc.py，但是不会自动生成__init__.py文件，需要我们手动添加

关于protobuf的详细解释请参考Google Protobuf简明教程

gRPC server端代码

#!/usr/bin/env python
# -*-coding: utf-8 -*-

from concurrent import futures
import grpc
import logging
import time

from rpc_package.helloworld_pb2_grpc import add_HelloWorldServiceServicer_to_server, \ 
    HelloWorldServiceServicer
from rpc_package.helloworld_pb2 import HelloRequest, HelloReply


class Hello(HelloWorldServiceServicer):

    # 这里实现我们定义的接口
    def SayHello(self, request, context):
        return HelloReply(message='Hello, %s!' % request.name)


def serve():
    # 这里通过thread pool来并发处理server的任务
    server = grpc.server(futures.ThreadPoolExecutor(max_workers=10))

    # 将对应的任务处理函数添加到rpc server中
    add_HelloWorldServiceServicer_to_server(Hello(), server)

    # 这里使用的非安全接口，世界gRPC支持TLS/SSL安全连接，以及各种鉴权机制
    server.add_insecure_port('[::]:50000')
    server.start()
    try:
        while True:
            time.sleep(60 * 60 * 24)
    except KeyboardInterrupt:
        server.stop(0)


if __name__ == "__main__":
    logging.basicConfig()
    serve()

gRPC client端代码

#!/usr/bin/env python
# -*- coding: utf-8 -*-

from __future__ import print_function
import logging

import grpc
from rpc_package.helloworld_pb2 import HelloRequest, HelloReply
from rpc_package.helloworld_pb2_grpc import HelloWorldServiceStub

def run():
    # 使用with语法保证channel自动close
    with grpc.insecure_channel('localhost:50000') as channel:
        # 客户端通过stub来实现rpc通信
        stub = HelloWorldServiceStub(channel)

        # 客户端必须使用定义好的类型，这里是HelloRequest类型
        response = stub.SayHello(HelloRequest(name='eric'))
    print ("hello client received: " + response.message)

if __name__ == "__main__":
    logging.basicConfig()
    run()

演示

先执行server端代码

python hello_server.py

接着执行client端代码如下：

➜  grpc_test python hello_client.py
hello client received: Hello, eric!

References