深入了解Go gRPC

Go gRPC 是使用 Go 語言RPC 框架 grpc 的一個實現。gRPC 具有高效、快速、可擴展和基於標準的設計，使得它成為首選的微服務通信機制。在本文中，我們將深入探討 Go gRPC 的各個方面，包括其基本概念、gRPC 核心原理、gRPC 使用案例等等。

一、Go gRPC 簡介

Go gRPC 是Google開源的一個高性能、標準化的RPC框架。使用協議緩衝區（protobufs）作為默認的序列化方法，旨在使客戶端和服務器之間的數據通訊更為高效和快速。

Go gRPC 與REST API 相比具有更高的效率和性能。服務定義原型，API的定義和數據類型都通過.proto文件定義，這使得服務約定能夠面向多種語言。gRPC 基於 HTTP/2 傳輸協議，可以在客戶端和服務器之間開啟長連接和流。

二、Go gRPC 的核心原理

1. 服務定義

Go gRPC 的服務定義基於 Protocol Buffers，用於序列化結構化數據，並將其作為一個接口定義語言(IDL)。gRPC API 的定義被定義為 .proto 文件。

syntax = "proto3";

package user;

message UserRequest {
  string id = 1;}
message UserResponse {
  string name = 1;
  string email = 2;
}

service UserService {
  rpc GetUser(UserRequest) returns (UserResponse) {}
}

在上面的例子中，我們定義了 UserService 接口，它有唯一的 GetUser 方法。該方法以 UserRequest 作為參數，並返回 UserResponse 對象。

2. 客戶端和服務端存根

在 gRPC 中，服務器提供服務，客戶端從服務器請求服務。客戶端使用存根調用服務器端提供的方法，並將請求與響應交換。gRPC 使用 Protocol Buffers 為數據序列化，因此客戶端和服務器必須使用相同的 .proto 文件定義。

3. 傳輸協議

gRPC 使用 HTTP/2 作為默認的傳輸協議，HTTP/2 支持多路復用，因此可以使用單個連接並行處理多個請求。gRPC 還使用 TLS 加密通信，確保通訊過程的安全性。

4. 負載均衡

gRPC 支持各種負載均衡算法，如輪詢、最少活躍連接數、哈希等等。因此，為了處理高請求時的負載問題，它可以將負載均衡器配置為使用不同的算法。

三、Go gRPC 實戰

1. 編寫客戶端

可以使用 Go 簡單地構建一個 gRPC 客戶端，如下所示：

package main

import (
  "context"
  "fmt"
  "log"

  pb "github.com/user/proto"
  "google.golang.org/grpc"
)

func main() {
  conn, err := grpc.Dial(":7070", grpc.WithInsecure())
  if err != nil {
      log.Fatalf("unable to connect: %s", err)
  }
  defer conn.Close()

  c := pb.NewUserServiceClient(conn)

  response, err := c.GetUser(context.Background(), &pb.UserRequest{Id: "123"})
  if err != nil {
      log.Fatalf("unable to get user: %s", err)
  }

  fmt.Printf("Got user: %s [%s]\n", response.Name, response.Email)
}

2. 編寫服務器端

創建 Go 編寫的 gRPC 服務器示例程序：

package main

import (
  "context"
  "log"
  "net"

  pb "github.com/user/proto"
  "google.golang.org/grpc"
)

type UserService struct{}

func (s *UserService) GetUser(ctx context.Context, request *pb.UserRequest) (*pb.UserResponse, error) {
  return &pb.UserResponse{
      Name:  "some name",
      Email: "some email",
  }, nil
}

func main() {
  listen, err := net.Listen("tcp", ":7070")
  if err != nil {
      log.Fatalf("could not listen: %s", err)
  }

  s := grpc.NewServer()
  pb.RegisterUserServiceServer(s, &UserService{})

  err = s.Serve(listen)
  if err != nil {
      log.Fatalf("failed to serve: %v", err)
  }
}

四、Go gRPC 面試題

1. 如何使用 TLS 安全地通信？

gRPC 可以使用 TLS 安全地通信，TLS 用於加密客戶端和服務器之間的通信。默認情況下，使用的是自簽名證書，但不建議使用自簽名證書，並建議使用 CA 證書。gRPC 允許使用公網上在線簽名機構（例如 Let’s Encrypt）頒發的證書，以證明您的服務器的身份。

2. gRPC 如何提供負載均衡？

gRPC 基於 DNS 和權重的負載均衡可以通過設置 HTTP/2 頭部數據來使負載均衡工作，因此客戶端會收到路由解析。gRPC還支持以下4個負載均衡模式：輪詢、哈希、最少後端連接和加權隨機。

3. 使用 Go gRPC 時需要知道哪些最佳實踐？

以下是 gRPC 使用時需要知道的最佳實踐：

（1）定義良好的 API

（2）日誌記錄 API

（3）使用 TLS 實現安全通訊

（4）確保相互操作性

（5）優化性能來確保在大量處理時能夠縮短時間

（6）使用熔斷器以防止系統過載

敬請期待下一次的 gRPC 詳解。