使用 gRPC 构建真实世界的微服务

早期的微服务实现主要使用 REST 架构作为事实上的通信技术。通常，RESTful 服务对于面向外部的服务会很有用，这些服务直接暴露给消费者。它们是基于传统的文本消息传递（JSON、XML、基于 HTTP 的 CVS 等），但这些消息主要是面向人类的，并不是服务间通信的理想选择。

除了使用基于文本的消息传递协议，我们还可以使用针对服务间通信而优化的二进制协议。云原生计算基金会（CNCF）的 gRPC（gRPC 远程过程调用）就是服务间通信的一个理想选择，因为它使用 protobuf 作为服务间通信的二进制数据交换格式。

当我们使用不同的技术和编程语言构建多个微服务时，需要有一个标准的方法来定义服务接口和底层消息交换格式。gRPC 提供了一种简洁而强大的使用 protobuf 来定义服务合约的方法。因此，gRPC 可能是构建内部微服务间通信最可行的解决方案。

在本文中，我们将仔细探究为什么 gRPC 是构建微服务间通信的绝佳选择。

gRPC 基础

在使用 gRPC 时，客户端可以直接调用不同机器上的服务器应用程序，就好像是在调用本地对象一样。gRPC 以传统的远程过程调用（RPC）技术为基础，但是在现代技术栈（如 HTTP2、protobuf 等）之上实现的，以确保能够提供最大的互操作性。

gRPC 本身支持使用 gRPC 接口定义语言（IDL）来定义服务合约。因此，作为服务定义的一部分，你可以指定可远程调用的方法以及参数和返回类型的数据结构。

下图画出了 gRPC 与在线零售应用程序中的应用，这个应用程序是库存和产品搜索服务的一部分。库存服务的合约是使用 gRPC IDL 定义的，在 inventory.proto 文件中指定。库存服务的开发人员首先定义好所有的业务功能，然后根据 proto 文件生成服务端框架代码。类似地，可以使用相同的 proto 文件生成客户端存根代码。

由于 gRPC 与编程语言无关，你可以使用异构语言来构建服务和客户端。在这个例子中，我们使用 Ballerina（ballerina.io）生成服务端代码，使用 Java 生成客户端代码。你可以参考 GitHub 上的源代码示例。

库存（inventory.proto）的服务合约如下所示：

syntax = "proto3";package grpc_service;import "google/protobuf/wrappers.proto";service InventoryService {   rpc getItemByName(google.protobuf.StringValue) returns (Items);   rpc getItemByID(google.protobuf.StringValue) returns (Item);   rpc addItem(Item) returns (google.protobuf.BoolValue);}
message Items {   string itemDesc = 1;   repeated Item items = 2;}
message Item {    string id = 1;    string name = 2;    string description = 3;}

服务合约易于理解，可以在客户端和服务之间共享。如果服务合约发生任何更改，则必须重新生成服务和客户端代码。

例如，下面是为 Ballerina 生成的 gRPC 服务代码。对于在 gRPC 服务中定义的每个操作，都会生成相应的 Ballerina 代码。（Ballerina 提供了开箱即用的功能来生成服务或客户端代码，“ballerina grpc –input inventory.proto –output service-skeleton –mode service”或“ballerina grpc –input inventory.proto –output bal-client –mode client”）。

import ballerina/grpc;import ballerina/io;endpoint grpc:Listener listener {   host:"localhost",   port:9000};
@grpc:ServiceConfigservice InventoryService bind listener {   getItemByName(endpoint caller, string value) {       // Implementation goes here.       // You should return a Items   }
   getItemByID(endpoint caller, string value) {       // Creating a dummy inventory item       Item requested_item;       requested_item.id = value;       requested_item.name = "Sample Item " + value ;       requested_item.description = "Sample Item Desc for " + value;       _ = caller->send(requested_item);       _ = caller->complete();   }
   addItem(endpoint caller, Item value) {       // Implementation goes here.       // You should return a boolean   }
}

同样，从库存服务的 gRPC 服务定义生成产品搜索服务客户端（一个 Spring Boot Java 服务）。你可以使用 maven 插件为 Spring Boot/Java 服务生成客户端存根（客户端代码嵌在 Spring Boot 服务中）。调用生成的客户端存根的代码如下所示。

package mfe.ch03.grpc;import com.google.protobuf.StringValue;import io.grpc.ManagedChannel;import io.grpc.ManagedChannelBuilder;
public class InventoryClient {   public static void main(String[] args) {       ManagedChannel channel = ManagedChannelBuilder.forAddress("127.0.0.1", 9000)               .usePlaintext()               .build();       InventoryServiceGrpc.InventoryServiceBlockingStub stub               = InventoryServiceGrpc.newBlockingStub(channel);       Inventory.Item item = stub.getItemByID(
StringValue.newBuilder().setValue("123").build());       System.out.println("Response : " + item.getDescription());   }}

底层通信

当客户端调用服务时，客户端 gRPC 库使用 protobuf 封装远程过程调用，然后通过 HTTP2 发送出去。在服务器端，请求被解封，并且通过 protobuf 执行相应的过程调用。响应遵循类似的流程，从服务器端发送到客户端。

gRPC 的主要优点是你的服务代码或客户端代码不需要去解析 JSON 或其他基于文本的消息格式。网络上传输的内​​容是二进制格式，会被组装成对象。此外，当我们需要处理多个微服务并确保和维护互操作性时，通过 IDL 定义服务接口是一个强大的功能。

一个使用 gRPC 的微服务用例

基于微服务的应用程序由多种服务组成，并使用了多种编程语言。你可以根据业务用例选择最合适的技术来构建你的服务。gRPC 在这种多语言架构中起着非常重要的作用。我们将进一步扩展之前的在线零售用例。如下图所示，产品搜索服务与多个其他服务通信，这些服务使用 gRPC 作为通信协议。因此，我们可以为每个服务定义服务合约：库存、电子产品、服装等。现在，如果你想要使用多语言架构，可以使用不同的实现技术来生成服务框架代码。

下图显示了使用 Ballerina 的库存服务、使用 Go 语言的电子服务和使用 Vert.x（Java）的服装服务。客户端也可以为每个服务合约生成存根。

仔细看一下上图中的微服务通信风格，可以看出，gRPC 被用在所有的内部通信上，而面向外部的通信主要基于 REST 或 GraphQL。当我们使用 REST 进行面向外部的通信时，大多数外部客户端可以将服务作为 API（可以利用 API 定义技术，如 Open API），因为大多数外部客户端都知道如何与 HTTP RESTful 服务通信。此外，我们可以使用诸如 GraphQL 之类的技术让消费者根据特定的客户需求来查询服务，这是 gRPC 无法提供的。

因此，作为一般实践，我们可以使用 gRPC 进行内部微服务之间的同步通信，而其他同步消息传递技术（如 RESTful 服务和 GraphQL）更适合面向外部的服务。

英文原文

https://thenewstack.io/build-real-world-microservices-with-grpc