gRPC 远程过程调用框架

gRPC 是一个由 Google 开源的高性能远程过程调用（RPC）框架，旨在简化和加速跨语言、跨平台的服务通信。它基于 HTTP/2 协议，并使用 Protocol Buffers（protobuf）作为接口定义语言（IDL）和数据序列化格式，广泛应用于微服务架构、移动应用、物联网等领域。

在 gRPC 中，客户端应用可以直接调用其他机器上的服务器应用中的方法，如同调用本地对象一样，从而让你更轻松地创建分布式应用和服务。

提示

关于 gRPC 的详细使用方法请阅读《gRPC 使用教程》。

主要特性

高性能通信：利用 HTTP/2 的多路复用、头部压缩和流控等特性，实现低延迟、高吞吐量的通信。
多语言支持：官方支持 C++, Java, Go, Python, C#, Ruby, Node.js 等多种语言，便于构建多语言系统。
多种通信模式：
- 一元 RPC：客户端发送单个请求，服务器返回单个响应。
- 服务器流式 RPC：客户端发送请求，服务器返回数据流。
- 客户端流式 RPC：客户端发送数据流，服务器返回单个响应。
- 双向流式 RPC：客户端和服务器之间进行双向数据流通信。
代码自动生成：通过 .proto 文件定义服务接口，使用 protoc 编译器自动生成客户端和服务器端代码，减少手动编码工作。
强类型接口：使用 protobuf 定义接口和消息格式，提供强类型检查，减少运行时错误。
安全性：支持 TLS 加密和认证机制，确保通信安全。

使用示例

以下是使用 C++ 实现 gRPC 的完整示例，包括服务定义、代码生成、服务器和客户端的实现。

定义服务接口（`.proto` 文件）

创建一个名为 helloworld.proto 的文件，内容如下：

helloworld.proto
syntax = "proto3";

package helloworld;

// 定义服务
service Greeter {
  rpc SayHello (HelloRequest) returns (HelloReply);
}

// 请求消息
message HelloRequest {
  string name = 1;
}

// 响应消息
message HelloReply {
  string message = 1;
}

生成 C++ 代码

使用 protoc 编译器生成 C++ 代码：

protoc -I=. --cpp_out=. helloworld.proto
protoc -I=. --grpc_out=. --plugin=protoc-gen-grpc=`which grpc_cpp_plugin` helloworld.proto

这将生成以下文件：

helloworld.pb.h 和 helloworld.pb.cc：包含消息类的定义和实现。
helloworld.grpc.pb.h 和 helloworld.grpc.pb.cc：包含服务类的定义和实现。

实现服务器端

创建一个名为 server.cpp 的文件，内容如下：

server.cpp
#include <iostream>
#include <memory>
#include <string>

#include <grpcpp/grpcpp.h>
#include "helloworld.grpc.pb.h"

using grpc::Server;
using grpc::ServerBuilder;
using grpc::ServerContext;
using grpc::Status;
using helloworld::Greeter;
using helloworld::HelloRequest;
using helloworld::HelloReply;

// 服务实现
class GreeterServiceImpl final : public Greeter::Service {
  Status SayHello(ServerContext* context, const HelloRequest* request,
                  HelloReply* reply) override {
    std::string prefix("Hello ");
    reply->set_message(prefix + request->name());
    return Status::OK;
  }
};

void RunServer() {
  std::string server_address("0.0.0.0:50051");
  GreeterServiceImpl service;

  ServerBuilder builder;
  // 监听指定地址
  builder.AddListeningPort(server_address, grpc::InsecureServerCredentials());
  // 注册服务
  builder.RegisterService(&service);
  // 构建并启动服务器
  std::unique_ptr<Server> server(builder.BuildAndStart());
  std::cout << "Server listening on " << server_address << std::endl;

  // 等待服务器关闭
  server->Wait();
}

int main(int argc, char** argv) {
  RunServer();
  return 0;
}

实现客户端

创建一个名为 client.cpp 的文件，内容如下：

client.cpp
#include <iostream>
#include <memory>
#include <string>

#include <grpcpp/grpcpp.h>
#include "helloworld.grpc.pb.h"

using grpc::Channel;
using grpc::ClientContext;
using grpc::Status;
using helloworld::Greeter;
using helloworld::HelloRequest;
using helloworld::HelloReply;

class GreeterClient {
 public:
  GreeterClient(std::shared_ptr<Channel> channel)
      : stub_(Greeter::NewStub(channel)) {}

  std::string SayHello(const std::string& user) {
    // 准备请求
    HelloRequest request;
    request.set_name(user);

    // 准备响应
    HelloReply reply;

    // 上下文
    ClientContext context;

    // 发起 RPC 调用
    Status status = stub_->SayHello(&context, request, &reply);

    // 处理响应
    if (status.ok()) {
      return reply.message();
    } else {
      std::cerr << "RPC failed: " << status.error_message() << std::endl;
      return "RPC failed";
    }
  }

 private:
  std::unique_ptr<Greeter::Stub> stub_;
};

int main(int argc, char** argv) {
  // 创建客户端
  GreeterClient greeter(grpc::CreateChannel("localhost:50051", grpc::InsecureChannelCredentials()));
  std::string user("world");
  std::string reply = greeter.SayHello(user);
  std::cout << "Greeter received: " << reply << std::endl;

  return 0;
}

编译和运行

使用以下命令编译服务器和客户端：

g++ -std=c++11 server.cpp helloworld.pb.cc helloworld.grpc.pb.cc -o server `pkg-config --cflags --libs grpc++ grpc`
g++ -std=c++11 client.cpp helloworld.pb.cc helloworld.grpc.pb.cc -o client `pkg-config --cflags --libs grpc++ grpc`

编译完成后，首先启动服务器：

./server

然后在另一个终端窗口中运行客户端：

./client

客户端将输出：

Greeter received: Hello world

主要特性​

使用示例​

定义服务接口（.proto 文件）​

生成 C++ 代码​

实现服务器端​

实现客户端​

编译和运行​

相关链接​