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grpc-我们为什么要用gRpc?gRpc快在哪里?

1,什么是grpc

  • gRpc 是一个高性能、开源和通用的 RPC 框架,面向移动和 HTTP/2 设计。目前提供 C、Java 和 Go 语言版本,分别是:grpc, grpc-java, grpc-go. 其中 C 版本支持 C, C++, Node.js, Python, Ruby, Objective-C, PHP 和 C# 支持.
  • gRPC 基于 HTTP/2 标准设计,带来诸如双向流、流控、头部压缩、单 TCP 连接上的多复用请求等特。这些特性使得其在移动设备上表现更好,更省电和节省空间占用。
  • 参考:grpc官方文档英文版grpc官方文档中文版

2,为什么我们要用grpc

  • 生态好:背靠Google。还有比如nginx也对grpc提供了支持,参考链接
  • 跨语言:跨语言,且自动生成sdk
  • 性能高:比如protobuf性能高过json, 比如http2.0性能高过http1.1
  • 强类型:编译器就给你解决了很大一部分问题
  • 流式处理(基于http2.0):支持客户端流式,服务端流式,双向流式

3,grpc 的优点是怎么实现的

3.1 grpc性能高:protobuf为什么比json性能高?

1,什么是protobuf?

  • Protobuf是由Google开发的二进制格式,用于在不同服务之间序列化数据。是一种IDL(interface description language)语言

2,他比json快多少?

3,为什么protobuf比json快?

  • protobuf的二进制数据流和json数据流如下图
  • image.png
  • 对比json数据和protobuf数据格式可以知道
    • 体积小-无需分隔符:TLV存储方式不需要分隔符(逗号,双引号等)就能分隔字段,减少了分隔符的使用
    • 体积小-空字段省略:若字段没有被设置字段值,那么该字段序列化时的数据是完全不存在的,即不需要进行编码,而json会传key和空值的value
    • 体积小-tag二进制表示:是用字段的数字值然后转换成二进制进行表示的,比json的key用字符串表示更加省空间
    • 编解码快:tag的里面存储了字段的类型,可以直接知道value的长度,或者当value是字符串的时候,则用length存储了长度,可以直接从length后取n个字节就是value的值,而如果不知道value的长度,我们就必须要做字符串匹配
  • 细化了解protobuf的编码可以去看:varint 和 zigzag编码方式

3.2 grpc性能高:http2.0为什么比http1.1性能高?

1,多路复用

  • http2.0和http 1. 还有 http1.1pipling的对比*
    • 示意图
    • image.png
    • http/1.* :一次请求,一个响应,建立一个连接用完关闭,每一个请求都要建立一个连接
    • http1.1 pipeling: Pipeling解决方式为,若干个请求排队串行化单线程处理,后面的请求等待前面请求的返回才能获得执行机会,一旦有某请求超时等,后续请求只能被阻塞,毫无办法,也就是人们常说的线头阻塞
    • http2: 多个请求可同时在一个连接上并行执行。某个请求任务耗时严重,不会影响到其它连接的正常执行
  • grpc 多路复用还有哪些优点 - 减少了tcp的连接,降低了服务端和客户端对于内存,cpu等的压力 - 减少了tcp的连接,保证了不频繁触发tcp重新建立,这样就不会频繁有慢启动 - 减少了tcp的连接,使网络拥塞情况得以改善
  • 为什么http/1.1不能实现多路复用而http2.0可以? - 因为http/1.1传输是用的文本,而http2.0用的是二进制分帧传输

2, 头部压缩

  • 固定字段压缩:http可以通过http对body进行gzip压缩,这样可以节省带宽,但是报文中header也有很多字段没有进行压缩,比如cookie, user agent accept,这些有必要进行压缩
  • 避免重复:大量请求和响应的报文里面又很多字段值是重复的,所以有必要避免重复性
  • 编码改进:字段是ascii编码,效率低,改成二进制编码可以提高
  • 以上通过HPACK算法来进行实现,算法主要包含三个部分
    • 静态字典:将常用的header字段整成字典,比如{":method":"GET"} 就可以用单个数字 2来表示
    • 动态字典:没有在静态字典里面的一些头部字段,则用动态字典
    • Huffman 编码: 压缩编码

3, 二进制分帧

  • 在二进制分帧层上,HTTP 2.0 会将所有传输的信息分割为更小的消息和帧,并对它们采用二进制格式的编码 ,其中HTTP1.x的首部信息会被封装到Headers帧,而我们的request body则封装到Data帧里面。
  • 这样分帧以后这些帧就可以乱序发送,然后根据每个帧首部的流标识符号进行组装
  • 对比http/1.1因为是基于文本以换行符分割每一条key:value则会有以下问题:
    • 一次只能处理一个请求或者响应,因为这种以分隔符分割消息的数据,在完成之前不能停止解析
    • 解析这种数据无法预知需要多少内存,会给服务端有很大压力

4, 服务器主动推送资源

  • 由于支持服务器主动推送资源,则可以省去一部分请求。比如你需要两个文件1.html,1.css,如果是http1.0则需要请求两次,服务端返回两次。但是http2.0则可以客户端请求一次,然后服务端直接回吐两次
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