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ASP.NET Core 3.0 使用gRPC

一.简介

gRPC 是一个由Google开源的,跨语言的,高性能的远程过程调用(RPC)框架。 gRPC使客户端和服务端应用程序可以透明地进行通信,并简化了连接系统的构建。它使用HTTP/2作为通信协议,使用 Protocol Buffers 作为序列化协议。

它的主要优点:

  • 现代高性能轻量级 RPC 框架。
  • 约定优先的 API 开发,默认使用 Protocol Buffers 作为描述语言,允许与语言无关的实现。
  • 可用于多种语言的工具,以生成强类型的服务器和客户端。
  • 支持客户端,服务器双向流调用。
  • 通过Protocol Buffers二进制序列化减少网络使用。
  • 使用 HTTP/2 进行传输

这些优点使gRPC非常适合:

  • 高性能轻量级微服务 - gRPC设计为低延迟和高吞吐量通信,非常适合需要高性能的轻量级微服务。
  • 多语言混合开发 - gRPC工具支持所有流行的开发语言,使gRPC成为多语言开发环境的理想选择。
  • 点对点实时通信 - gRPC对双向流调用提供出色的支持。gRPC服务可以实时推送消息而无需轮询。
  • 网络受限环境 - 使用 Protocol Buffers二进制序列化消息,该序列化始终小于等效的JSON消息,对网络带宽需求比JSON小。

不建议使用gRPC的场景:

  • 浏览器可访问的API - 浏览器不完全支持gRPC。虽然gRPC-Web可以提供浏览器支持,但是它有局限性,引入了服务器代理
  • 广播实时通信 - gRPC支持通过流进行实时通信,但不存在向已注册连接广播消息的概念
  • 进程间通信 - 进程必须承载HTTP/2才能接受传入的gRPC调用,对于Windows,进程间通信管道是一种更快速的方法。

摘自微软官方文档

支持的语言如下:

二.gRPC on .NET Core

gRPC 现在可以非常简单的在 .NET Core 和 ASP.NET Core 中使用,在 .NET Core 上的实现的开源地址:https://github.com/grpc/grpc-dotnet ,它目前由微软官方 ASP.NET 项目的人员进行维护,良好的接入 .NET Core 生态。

.NET Core 的 gRPC 功能如下:

  • Grpc.AspNetCore 一个用于在ASP.NET Core承载gRPC服务的框架,将 gRPC和ASP.NET Core 功能集成在一起,如:日志、依赖注入、身份认证和授权。
  • Grpc.Net.Client 基于HttpClient (HttpClient现已支持HTTP/2)的 gRPC客户端
  • Grpc.Net.ClientFactory 与gRPC客户端集成的HttpClientFactory,允许对gRPC客户端进行集中配置,并使用DI注入到应用程序中

三.使用 ASP.NET Core 创建 gRPC 服务

  1. 通过 Visual Studio 2019 (16.3.0)提供的模板,可以快速创建 gRPC 服务。

扒拉一下默认源码包含了什么东东。

① 配置文件 appsettings.json ,多了Kestrel 启用 HTTP/2 的配置,因为 gRPC 是基于 HTTP/2 来通信的

② PB协议文件 greet.proto 用于自动生成服务、客户端和消息(表示传递的数据)的C# Class

③ 服务类 GreeterService ,服务类集成的 Greeter.GreeterBase 来自于根据proto文件自动生成的,生成的类在 obj\Debug\netcoreapp3.0目录下

自动生成的类:

Startup.cs类,将 gRPC服务添加到了终结点路由中

⑤ csproj 项目文件,包含了 proto 文件引用

2.运行

第一次运行会提示是否信任证书,点击“是”

这是因为HTTP/2需要HTTPS,尽管HTTP/2协议没有明确规定需要HTTPS,但是为了安全在浏览器实现上都要求了HTTPS,所以现在的HTTP/2和HTTPS基本都是一对。

四. 创建 gRPC 客户端

1.添加一个.NET Core 控制台应用程序

2.通过nuget添加包:Grpc.Net.Client、Google.Protobuf、Grpc.Tools

3.将服务的 proto 文件复制到客户端

4.编辑客户端项目文件,添加关于proto文件的描述

<ItemGroup>
    <Protobuf Include="Protos\greet.proto" GrpcServices="Client" />
</ItemGroup>

注意 GrpcServices="Client" 这里是Client和服务是不一样的

5.生成客户端项目可以通过proto文件生成类

6.添加客户端调用代码

static async Task Main(string[] args)
{
    var channel = GrpcChannel.ForAddress("https://localhost:5001");
    var client = new Greeter.GreeterClient(channel);
    var reply = await client.SayHelloAsync(
        new HelloRequest { Name = "晓晨" });
    Console.WriteLine("Greeter 服务返回数据: " + reply.Message);
    Console.ReadKey();
}

7.先启动服务,然后运行客户端

这里可以看到,客户端成功调用了服务,收到了返回的消息。

五.自己动手写一个服务

前面我们使用的 Greeter 服务是由模板自动给我们创建的,现在我们来自己动手写一个服务。

编写一个“撸猫服务”

1.定义 proto 文件 LuCat.proto,并在csproj项目文件中添加描述

syntax = "proto3";

option csharp_namespace = "AspNetCoregRpcService";

import "google/protobuf/empty.proto";
package LuCat; //定义包名

//定义服务
service LuCat{
    //定义吸猫方法
    rpc SuckingCat(google.protobuf.Empty) returns(SuckingCatResult);
}

message SuckingCatResult{
    string message=1;
}

2.实现服务 LuCatService.cs

public class LuCatService:LuCat.LuCatBase
{
    private static readonly List<string> Cats=new List<string>(){"英短银渐层","英短金渐层","美短","蓝猫","狸花猫","橘猫"};
    private static readonly Random Rand=new Random(DateTime.Now.Millisecond);
    public override Task<SuckingCatResult> SuckingCat(Empty request, ServerCallContext context)
    {
        return Task.FromResult(new SuckingCatResult()
        {
            Message = $"您吸了一只{Cats[Rand.Next(0, Cats.Count)]}"
        });
    }
}

3.在 Startup终结点路由中注册

endpoints.MapGrpcService<LuCatService>();

4.添加客户端调用

var catClient = new LuCat.LuCatClient(channel);
var catReply = await catClient.SuckingCatAsync(new Empty());
Console.WriteLine("调用撸猫服务:"+ catReply.Message);

5.运行测试

六.实际使用中的技巧

技巧1

上面章节的操作步骤中,我们需要在服务和客户端之间复制proto,这是一个可以省略掉的步骤。

1.复制 Protos 文件夹到解决方案根目录(sln文件所在目录)

2.删除客户端和服务项目中的 Protos 文件夹

3.在客户端项目文件csproj中添加关于proto文件的描述

  <ItemGroup>
    <Protobuf Include="..\..\Protos\greet.proto" GrpcServices="Client" Link="Protos\greet.proto" />
  </ItemGroup>

4.在服务项目文件csproj中添加关于proto文件的描述

  <ItemGroup>
    <Protobuf Include="..\..\Protos\greet.proto" GrpcServices="Server" Link="Protos\greet.proto" />
  </ItemGroup>

在实际项目中,请自己计算相对路径

5.这样两个项目都是使用的一个proto文件,只用维护这一个文件即可

技巧2

我们在实际项目中使用,肯定有多个 proto 文件,难道我们每添加一个 proto 文件都要去更新 csproj文件?

我们可以使用MSBuild变量来帮我们完成,我们将 csproj 项目文件中引入proto文件信息进行修改。

服务端:

  <ItemGroup>
    <Protobuf Include="..\..\Protos\*.proto" GrpcServices="Server" Link="Protos\%(RecursiveDir)%(Filename)%(Extension)" />
  </ItemGroup>

客户端:

  <ItemGroup>
    <Protobuf Include="..\..\Protos\*.proto" GrpcServices="Client" Link="Protos\%(RecursiveDir)%(Filename)%(Extension)" />
  </ItemGroup>

示例:

七.总结

gRPC 现目前是一款非常成熟的高性能RPC框架,当前的生态是非常好的,很多公司的产品或者开源项目都有在使用gRPC,有了它,相信可以让我们更容易的构建.NET Core 微服务,可以让 .NET Core 更好的接入 gRPC 生态。不得不说这是 .NET Core 3.0 带来的最令人振奋的特性之一。

参考资料:

  • proto3 说明文档
  • 在ASP.NET Core中创建gRPC客户端和服务
  • Demo 地址

如果大家无法访问proto3说明文档,这里提供一个离线网页版(请另存为下载后用Chrome打开)

作者:晓晨Master(李志强)

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原始发表时间:2019-09-26

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