grpc-我们为什么要用gRpc？gRpc快在哪里？

IT圈老男孩1

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 和 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？

• 快六倍，参考链接
  

3，为什么protobuf比json快？

• protobuf的二进制数据流和json数据流如下图
  

• 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
  

• 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