gRPC如何节省您的开发时间
此时，您应该已经听说过" gRPC"（标题中至少一次）。 在本文中，我将着重介绍采用gRPC作为微服务之间的通信介质的好处。
首先，我将尝试简要介绍一下架构演变的历史。 其次，我将重点介绍使用REST（作为媒介）和可能出现的问题。 第三，gRPC启动。最后，我将以我的开发工作流程为例。
架构发展简史
本节将列出并讨论每种体系结构的优缺点（着重于基于Web的应用程序）
整体式
一切都在一个包中。
优点：
· 容易上手
· 单一代码库可满足所有需求
缺点：
· 难以扩展（部分）
· 加载服务器（服务器端渲染）
· 不良的用户体验（加载时间长）
· 难以扩展的开发团队
Monolith architecture
Inside monolith architecture
Monolith v2（前端-后端）
前端逻辑和后端逻辑之间的清晰分隔。 后端仍然庞大。
优点：
· 可以将团队分为前端和后端
· 更好的用户体验（客户端的前端逻辑（应用程序））
缺点：
· [仍然]难以扩展（部分）
· [仍然]难以扩展的开发团队
Frontend-Backend architecture
微服务
每一件事物一项服务（包）。 使用网络在每个软件包之间进行通信。
优点：
· 可扩展的组件
· 可扩展团队
· 灵活的语言选择（如果使用标准通讯方式）
· 独立部署/修复每个软件包
缺点：
· 介绍网络问题（通信之间的等待时间）
· 服务之间进行通信所需的文档，协议
· 如果使用共享数据库，则难以识别错误
Micro-service architecture with shared database
Micro-service architecture with standalone database per service
REST（作为媒介）和可能出现的问题
REST（基于HTTP的JSON）由于易于使用，是当前服务之间通信的最流行方式。 使用REST使您可以灵活地为每种服务使用任何语言。
Typical REST call
但是，灵活性会带来一些陷阱。 开发人员之间需要非常严格的协议。 下面的草图展示了一个非常常见的场景，通常在开发过程中发生。
Developer A want Developer B to make a service
Bad request
Expectation vs Actual
问题：
· 依靠人类的同意
· 依赖文档（需要维护/更新）
· 从协议到协议（这两种服务）都需要大量的"格式化，解析"
· 大多数开发时间都花在了协议和格式化上，而不是业务逻辑上
gRPC启动
gRPC是可以在任何环境中运行的现代开源高性能RPC框架。
什么是RPC？ RPC代表远程过程调用。 它是一种协议，一个程序可用于从网络上另一台计算机上的程序请求服务，而无需了解网络的详细信息。
Remote Procedure Call
以REST为媒介的RPC
使用服务创建者提供的RPC客户端/库将确保调用服务时的正确性。 如果我们要使用RPC和REST作为媒介，则开发人员B必须编写客户端代码供开发人员A使用。 如果两个开发人员都使用不同的选择语言，那么这对开发人员B来说是一个主要问题，因为他需要用他不习惯的另一种语言来编写PRC客户。 而且，如果不同的服务也需要使用服务B，则开发人员B将不得不花费大量时间来使用不同的语言来制作RPC客户端，并且必须对其进行维护。
原虫？
协议缓冲区是google的语言无关，平台无关的可扩展机制，用于序列化结构化数据。 gRPC使用protobuf作为定义数据结构和服务的语言。 您可以将其与REST服务的严格文档进行比较。 Protobuf语法非常严格，因此机器可以进行编译。
下面的代码块是一个简单的原始文件，描述了一个简单的待办事项服务以及用于通信的数据结构。
用于定义数据结构的" message"关键字
用于定义服务的" service"关键字
" rpc"关键字，用于定义服务功能
syntax = "proto3";
package gogrpcspec;
message Employee {
string name = 1;
}
message Task {
Employee employee = 1;
string name = 2;
string status = 3;
}
message Summary {
int32 todoTasks = 1;
int32 doingTasks = 2;
int32 doneTasks = 3;
}
message SpecificSummary {
Employee employee = 1;
Summary summary = 2;
}
service TaskManager {
rpc GetSummary(Employee) returns (SpecificSummary) {}
rpc AddTask(Task) returns (SpecificSummary) {}
rpc AddTasks(stream Task) returns(Summary) {}
rpc GetTasks(Employee) returns (stream Task) {}
rpc ChangeToDone(stream Task) returns (stream Task) {}
}
将原始代码编译为服务器代码
由于protobuf非常严格，因此我们可以使用" protoc"将proto文件编译为服务器代码。 编译后，您需要对其实施真实的逻辑。
protoc --go_out=plugins=grpc:. ${pwd}/proto/*.proto
--proto_path=${pwd}
编译原始代码到客户端代码
有了proto文件，我们可以使用" protoc"将其客户端代码编译为许多流行的语言：C＃，C ++，Dart，Go，JAVA，JavaScript，Objective-C，php，Python，Ruby等。
gRPC rpc类型
gRPC支持多种rpc类型（不过，在本文中我不会强调）
· 一元RPC（请求-响应）
· 客户端流式RPC
· 服务器流式RPC
· 双向流式RPC
开发流程
为了在各个团队之间采用gRPC，我们需要一些东西。
· 集中式代码库（用于服务之间通信的gRPC规范）
· 自动生成代码
· 服务用户（客户）可以通过软件包管理器使用生成的代码（用于他们选择的语言），例如。 去获取/点安装
此示例的代码可以在此仓库中找到：
- https://github.com/redcranetech/grpcspec-example
- https://github.com/redcranetech/grpc-go-example
- https://github.com/redcranetech/grpc-python-example
代码库的结构
.
├── HISTORY.md
├── Makefile
├── README.md
├── genpyinit.sh
├── gogrpcspec //go generated code here
│ └── ...
├── proto
│ └── todo.proto
├── pygrpcspec //python generated code here
│ ├── ...
└── setup.py
git钩子
我将设置githook，以便在提交之前自动生成内容。 如果合适，您可以使用CI（drone / gitlab / jenkins /…）。 （使用githook的缺点是每个开发人员都需要先配置githook）
您需要一个目录（文件夹）来保留预提交脚本。 我称之为" .githooks"
$ mkdir .githooks
$ cd .githooks/
$ cat <<EOF > pre-commit
#!/bin/sh
set -e
make generate
git add gogrpcspec pygrpcspec
EOF
$ chomd +x pre-commit
预提交脚本将触发Makefile并git添加2个目录（gogrpcsepc，pygrpcspec）
为了使githooks正常工作，开发人员必须运行以下git config命令：
$ git config core.hooksPath .githooks
我们将此命令添加到Makefile中，以使开发人员可以轻松地运行此命令（称为" make init"）。 Makefile的内容应如下所示。
# content of: Makefile
init:
git config core.hooksPath .githooks
generate:
# TO BE CONTINUE
产生程式码
我们已经设置了githooks来运行Makefile（" make generate"）。 让我们深入了解将自动生成代码的命令。 本文将重点介绍两种语言-go，python
生成go代码
我们可以使用protoc将.proto文件编译成go代码。
protoc --go_out=plugins=grpc:. ${pwd}/proto/*.proto
--proto_path=${pwd}
我们将改为通过Docker使用protoc（为了便于开发人员使用）
docker run --rm -v ${CURDIR}:${CURDIR} -w ${CURDIR}
znly/protoc
--go_out=plugins=grpc:.
${CURDIR}/proto/*.proto
--proto_path=${CURDIR}
看一下下面的generate命令（我们将删除，生成并将代码移动到适当的文件夹中）
# content of: Makefile
init:
git config core.hooksPath .githooks
generate:
# remove previously generated code
rm -rf gogrpcspec/*
# generate go code
docker run --rm -v ${CURDIR}:${CURDIR} -w ${CURDIR}
znly/protoc
--go_out=plugins=grpc:.
${CURDIR}/proto/*.proto
--proto_path=${CURDIR}
# move generated code into gogrpcspec folder
mv proto/*.go gogrpcspec
生成代码后，希望将代码用于服务器或客户端的存根以调用服务的用户（开发人员）可以使用go get命令下载
go get -u github.com/redcranetech/grpcspec-example
然后用
import pb "github.com/redcranetech/grpcspec-example/gogrpcspec"
生成python代码
我们可以使用protoc将.proto文件编译成python代码。
protoc --plugin=protoc-gen-grpc=/usr/bin/grpc_python_plugin
--python_out=./pygrpcspec
--grpc_out=./pygrpcspec
${pwd}/proto/*.proto
--proto_path=${pwd}
我们将改为通过docker使用protoc（为了便于开发人员使用）
docker run --rm -v ${CURDIR}:${CURDIR} -w ${CURDIR}
znly/protoc --plugin=protoc-gen-grpc=/usr/bin/grpc_python_plugin
--python_out=./pygrpcspec
--grpc_out=./pygrpcspec
${CURDIR}/proto/*.proto
--proto_path=${CURDIR}
为了使生成的代码进入python包以通过pip安装，我们需要执行额外的步骤：
· 创建setup.py
· 修改生成的代码（生成的代码使用文件夹名称导入，但我们将其更改为相对名称）
· 文件夹需要包含" init.py"，以暴露生成的代码
使用以下模板创建setup.py文件：
# content of: setup.py
from setuptools import setup, find_packages
with open('README.md') as readme_file:
README = readme_file.read()
with open('HISTORY.md') as history_file:
HISTORY = history_file.read()
setup_args = dict(
name='pygrpcspec',
version='0.0.1',
description='grpc spec',
long_description_content_type="text/markdown",
long_description=README + 'nn' + HISTORY,
license='MIT',
packages=['pygrpcspec','pygrpcspec.proto'],
author='Napon Mekavuthikul',
author_email='napon@redcranetech.com',
keywords=['grpc'],
url='https://github.com/redcranetech/grpcspec-example',
download_url=''
)
install_requires = [
'grpcio>=1.21.0',
'grpcio-tools>=1.21.0',
'protobuf>=3.8.0'
]
if __name__ == '__main__':
setup(**setup_args, install_requires=install_requires)
产生__init__.py
pygrpcspec文件夹的__init__.py必须是
# content of: pygrpspec/__init__.py
from . import proto
__all__ = [
'proto'
]
并且pygrpcspec / proto文件夹的__init__.py必须是
# content of: pygrpspec/proto/__init__.py
from . import todo_pb2
from . import todo_pb2_grpc
__all__ = [
'todo_pb2',
'todo_pb2_grpc',
]
为了使开发人员能够添加更多.proto文件并自动生成__init__.py，一个简单的shell脚本可以解决此问题
# content of: genpyinit.sh
cat <<EOF >pygrpcspec/__init__.py
from . import proto
__all__ = [
'proto'
]
EOF
pyfiles=($(ls pygrpcspec/proto | sed -e 's/..*$//'| grep -v __init__))
rm -f pygrpcspec/proto/__init__.py
for i in "${pyfiles[@]}"
do
echo "from . import $i" >> pygrpcspec/proto/__init__.py
done
echo "__all__ = [" >> pygrpcspec/proto/__init__.py
for i in "${pyfiles[@]}"
do
echo " '$i'," >> pygrpcspec/proto/__init__.py
done
echo "]" >> pygrpcspec/proto/__init__.py
修改生成的代码
（如果您不太熟悉python模块，则可以跳过此阅读）
我们希望将每个"从原始导入"更改为"从"。 进口"。 这背后的原因是因为我们将数据类型，服务存根都放在同一目录中，并且为了在模块外部调用模块，每个内部引用都应该是相对的。
sed -i -E 's/^from proto import/from . import/g' *.py
此时，您的Makefile应该如下所示：
# content of: Makefile
init:
git config core.hooksPath .githooks
generate:
# remove previously generated code
rm -rf gogrpcspec/*
# generate go code
docker run --rm -v ${CURDIR}:${CURDIR} -w ${CURDIR}
znly/protoc
--go_out=plugins=grpc:.
${CURDIR}/proto/*.proto
--proto_path=${CURDIR}
# move generated code into gogrpcspec folder
mv proto/*.go gogrpcspec
# remove previously generated code
rm -rf pygrpcspec/*
# generate python code
docker run --rm -v ${CURDIR}:${CURDIR} -w ${CURDIR}
znly/protoc
--plugin=protoc-gen-grpc=/usr/bin/grpc_python_plugin
--python_out=./pygrpcspec
--grpc_out=./pygrpcspec
${CURDIR}/proto/*.proto
--proto_path=${CURDIR}
# generate __init__.py
sh genpyinit.sh
# modify import using sed
docker run --rm -v ${CURDIR}:${CURDIR} -w ${CURDIR}/pygrpcspec/proto
frolvlad/alpine-bash
bash -c "sed -i -E 's/^from proto import/from . import/g' *.py"
生成代码后，希望将代码用于服务器或客户端的存根以调用服务的用户（开发人员）可以使用pip命令下载
pip install -e git+https://github.com/redcranetech/grpcspec-example.git#egg=pygrpcspec
然后用
from pygrpcspec.proto import todo_pb2_grpc
from pygrpcspec.proto import todo_pb2
综上所述，由于protobuf的语法严格性可以将gRPC编译成多种不同语言的客户端代码，因此gRPC是在微服务之间进行通信的一种绝佳方式。
All codes in this article:
- https://github.com/redcranetech/grpcspec-example
- https://github.com/redcranetech/grpc-go-example
- https://github.com/redcranetech/grpc-python-example
(本文翻译自Napon Mekavuthikul的文章《gRPC and why it can save you development time》，参考：https://medium.com/red-crane/grpc-and-why-it-can-save-you-development-time-436168fd0cbc)
