使用gRPC構建實際的微服務
【51CTO.com快譯】早期的微服務實現利用了代表性狀態傳輸(REST)架構作為事實上的通訊技術。然而，充分利用REST的服務常常適用於面向外部的服務，這些服務直接暴露給消費者。由於它們基於傳統的基於文字的訊息傳遞(JSON、XML和CVS over HTTP等)――針對人類進行了優化，因此這些不是內部服務間通訊的理想選擇。
相反，使用一種基於文字的訊息傳遞協議，我們可以利用針對服務間通訊進行優化的二進位制協議。雲原生計算基金會的RPC/">gRPC(一種高效能的開源通用遠端過程呼叫框架)是服務間通訊的理想選擇，因為它使用協議緩衝區(protocol buffer)作為服務間通訊的二進位制資料交換格式。
我們使用不同的技術和程式語言構建多個微服務時，有一種標準的方法來定義服務介面和底層的訊息交換格式很重要。gRPC提供了一種簡潔而強大的方法，可以使用協議緩衝區指定服務合約。因此，gRPC可能是最適合構建內部微服務間通訊的解決方案。
我們在本文中將更深入地介紹為什麼gRPC是構建微服務間通訊的一種出色選擇。
gRPC的基礎知識
有了gRPC，客戶可以對不同機器上的伺服器應用程式直接呼叫方法，好像該機器就是本地物件。gRPC立足於傳統的遠端過程呼叫(RPC)技術的基礎，但是實施在現代技術堆疊(比如HTTP2和協議緩衝區等)上，確保最大的互操作性。
gRPC本身支援這種功能：使用gRPC介面定義語言(IDL)來定義服務合約。因此，作為服務定義的一部分，你可以指定可以遠端呼叫的方法以及引數和返回型別的資料結構。
圖1表明了gRPC的使用，線上零售應用程式作為庫存和產品搜尋服務的一部分。 Inventory服務的合約使用gRPC IDL來定義，該IDL在inventory.proto檔案中已有指定。因此，Inventory服務的開發人員應先使用該服務來定義所有業務功能，然後利用proto檔案生成服務端框架程式碼。與之相仿，可以使用同樣的proto檔案生成客戶端程式碼(存根，stub)。
圖1
由於gRPC與程式語言無關，你可以使用異構語言來構建服務和客戶端。在這個例子中，我們使用Ballerina(ballerina.io)生成了Inventory服務程式碼，使用Java生成了客戶端程式碼。你可以使用GitHub上的這個原始碼(https://github.com/kasun04/grpc-microservices)來試試該示例。
庫存(inventory.proto)的服務合約如下所示：
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;
}
服務合約易於理解，可以在客戶端和服務之間共享。如果服務合約有任何變化，服務程式碼和客戶端程式碼都要重新生成。
比如說，以下程式碼片段顯示了為Ballerina生成的gRPC服務的程式碼。 對於我們在gRPC服務定義中的每個操作，都會生成相應的Ballerina程式碼。(Ballerina提供了開箱即用的功能，使用“ballerina grpc –input inventory.proto –output service-skeleton –mode service”或“ballerina grpc –input inventory.proto –output bal-client –mode client”，生成服務程式碼或客戶端程式碼)。
import ballerina/grpc;
import ballerina/io;
endpoint grpc:Listener listener {
host:"localhost",
port:9000
};
@grpc:ServiceConfig
service 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
}
}
至於客戶端，再次用Inventory服務的gRPC服務定義來生成產品搜尋服務，這是一個Java(Spring Boot)服務。你可以使用maven外掛為Spring Boot/Java服務生成客戶端存根(客戶端程式碼嵌入在Spring Boot服務中)。呼叫生成的客戶端存根的客戶端程式碼如下所示：
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());
}
}
底層的通訊
客戶端呼叫服務時，客戶端gRPC庫使用協議緩衝區，並編組(marshal)遠端過程呼叫，該呼叫隨後通過HTTP2來發送。在伺服器端，請求解組(un-marshalled)，使用協議緩衝區執行相應的過程呼叫。響應遵循從伺服器到客戶端的類似的執行流程。
使用gRPC開發服務和客戶端的主要優點是，你的服務程式碼或客戶端程式碼不需要為解析JSON或類似的基於文字的訊息格式(在程式碼內或隱含在Jackson等底層庫中，對服務程式碼而言隱藏起來)操心。二進位制格式解組、轉換成物件。此外，我們要處理多個微服務並確保和維護互操作性時，對通過IDL定義服務介面給予一流支援是強大的功能。
用gRPC構建微服務的例項
基於微服務的應用程式由多個服務組成，並使用眾多程式語言構建。基於業務使用場景，你可以選擇最合適的技術來構建服務。gRPC在這種多語言架構中起到非常重要的作用。如圖2所示，產品搜尋服務與另外多個服務進行通訊，這些服務是使用gRPC作為通訊協議構建的。因此，我們可以為每個服務定義服務合約：庫存、電子品類和服裝品類等。現在，如果你想要打造一種多語言架構，可以使用不同的實現技術來生成服務框架。
圖2顯示了用Ballerina lang編寫的庫存服務、用Golang編寫的電子服務和用Vert.x(Java)編寫的服裝服務。客戶端還可以為這每個服務合約生成存根。
圖2
仔細研究圖2中的微服務通訊風格，可以看出gRPC用於所有內部通訊，而面向外部的通訊可以基於REST或GraphQL。我們將REST用於面向外部的通訊時，大多數外部客戶端可以將服務用作API(利用Open API等API定義技術)，因為大多數外部客戶端知道如何與充分利用REST的HTTP服務進行通訊。此外，我們可以使用GraphQL之類的技術，讓消費者可以根據特定的客戶需求來查詢服務，這是無法用gRPC提供便利的。
因此作為一般實踐，我們可以將gRPC用於內部微服務之間的所有同步通訊。其他同步訊息傳遞技術(比如充分利用REST的服務和GraphQL)更適合面向外部的服務。
作者簡介：WSO2架構團隊負責該公司整合平臺的開發工作，Kasun Indrasiri是該團隊的重要成員。之前，他作為產品主管參與開發了WSO2企業服務匯流排(ESB)。他撰有《WSO2 ESB入門》一書，並與人合著了《企業級微服務》。他是Apache軟體基金會的當選成員，還是Apache Synapse開源ESB專案的專案管理委員會成員和提交者。
原文標題：Build Real-World Microservices with gRPC，作者：Kasun Indrasiri
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