gRPC

gRPC란?

gRPC는 구글에서 개발하고 오픈소스로 공개한 원격 프로시저 호출(Remote Procedure Call, RPC) 시스템이다.
이 시스템은 클라이언트 애플리케이션에서 마치 로컬 객체인 것처럼 다른 컴퓨터에서 실행되는 서버 애플리케이션의 메서드를 직접 호출할 수 있게 해준다.

gRPC의 특징

언어 독립적 인터페이스: gRPC는 다양한 프로그래밍 언어를 지원한다. 이는 서로 다른 언어로 작성된 시스템 간의 통합을 간소화한다.
프로토콜 버퍼 사용: gRPC는 구조화된 데이터를 위한 강력하고 효율적인 프로토콜 버퍼를 사용한다.
양방향 스트리밍 지원: 클라이언트와 서버 간 양방향 통신을 지원하여 실시간 데이터 처리에 유용하다.
HTTP/2 기반: gRPC는 HTTP/2를 사용하여 멀티플렉싱, 서버 푸시, 헤더 압축 등의 이점을 제공한다.

장점

효율적인 통신: 프로토콜 버퍼와 HTTP/2를 사용하여 낮은 대역폭과 빠른 속도를 제공한다.
강력한 인터페이스 정의 언어(IDL): 시스템 간의 계약을 명확하게 정의하여, 개발자가 오류를 줄일 수 있다.
다양한 환경 지원: 클라우드, 서버리스, 컨테이너화된 환경에서의 호환성이 뛰어나다.

단점

브라우저 지원이 제한적입니다. 현재 브라우저에서 gRPC 서비스를 직접 호출하는 것은 불가능하다.
이진 형식이기 때문에 텍스트 형식인 JSON에 비해 읽기가 불편하다
.proto 파일이 없으면 무슨 의미인지 알 수가 없다.

HTTP 1.x 와의 비교

gRPC는 HTTP/2를 기반으로 하며, 이는 HTTP 1.x에 비해 상당한 성능 이점을 제공한다.
gRPC 메시지는 Protobuf를 사용하여 직렬화되며, 이는 JSON보다 작고 이진 형식이다.
gRPC는 클라이언트, 서버, 양방향 스트리밍을 지원하는 반면, HTTP는 클라이언트와 서버 스트리밍만 지원한다.

gRPC 개념

Stub

gRPC에서 스텁(Stub)은 클라이언트와 서버 간의 통신을 추상화한 것이다.
클라이언트 측에서는 클라이언트 스텁이 있으며, 이는 서버의 메서드를 마치 로컬 메서드인 것처럼 호출할 수 있게 해준다.
서버 측에서는 서버 스텁이 있으며, 이는 클라이언트의 요청을 받아 처리하고 응답을 반환한다.
이러한 방식으로 gRPC는 분산 시스템에서의 통신을 단순화하고 효율화한다.

.proto 파일

.proto 파일은 프로토콜 버퍼(Protobuf)의 인터페이스 정의 언어(IDL)로 사용되는 파일이다.
이 파일에는 메시지 타입과 서비스를 정의하며, 이를 바탕으로 클라이언트와 서버의 코드를 생성한다.
각 메시지 타입은 하나 이상의 필드를 가질 수 있으며, 각 필드는 이름과 타입을 가진다.
필드 번호는 1부터 536,870,911 사이의 값으로, 이 번호는 메시지의 와이어 포맷에서 해당 필드를 식별하는 데 사용된다.

예시

syntax = "proto3";

package example;

// 메시지 정의
message Request {
    string query = 1;
}

message Response {
    string result = 1;
}

// 서비스 정의
service SearchService {
    rpc Search(Request) returns (Response);
}

Protobuf(Protocol Buffer)

구조화된 데이터를 직렬화하는 방식

직렬화(Serialization)는 데이터를 파일로 저장하거나 네트워크 통신에 사용하기 위한 형식
gRPC에서 메시지 포맷으로 사용되며, 클라이언트와 서버 간에 주고받는 데이터의 구조를 정의
정적 타이핑을 지원하여, 컴파일 시점에 데이터 타입의 오류를 감지할 수 있음

Json대신 프로토콜 버퍼를 사용하는 이유

직렬화, 역질렬화 속도가 빠르고 직렬화된 파일의 크기를 줄일수 있어, 대용량 데이터 처리시 성능이 좋기때문이다!

Json

{
    "userName": "Martin",
    "favouriteNumber": 1337,
    "interests": ["daydreaming", "hacking"]
}

-> 88바이트

프로토버퍼 사용시

message Person {
    required string user_name        = 1;
    optional int64  favourite_number = 2;
    repeated string interests        = 3;
}

-> 33바이트

최초 1바이트 중 5bit는 필드 넘버를, 3bit는 필드 타입을 나타낸다.
두번째 바이트에 데이터의 길이를 표현
나머지에는 데이터의 크기만큼 바이트 할당해 데이터를 할당

단점

Json과 달리 사람이 읽기 어려우며, proto파일이 없다면 데이터 해석이 불가하다.

자바로 gRPC 맛보기

build.gradle 설정

plugins {
    id 'java'
    id 'com.google.protobuf' version '0.8.12'
}

group 'com.example'
version '1.0-SNAPSHOT'

repositories {
    mavenCentral()
}

dependencies {
    implementation 'io.grpc:grpc-netty-shaded:1.26.0'
    implementation 'io.grpc:grpc-protobuf:1.26.0'
    implementation 'io.grpc:grpc-stub:1.26.0'
}

protobuf {
    protoc {
        artifact = 'com.google.protobuf:protoc:3.11.4'
    }
    plugins {
        grpc {
            artifact = 'io.grpc:protoc-gen-grpc-java:1.26.0'
        }
    }
    generateProtoTasks {
        ofSourceSet('main')*.plugins {
            grpc {}
        }
    }
}

.proto 파일 예시

syntax = "proto3";

option java_multiple_files = true;
option java_package = "com.example.grpc";
option java_outer_classname = "HelloProto";

package hello;

// 서비스 정의
service Greeter {
    // RPC 메소드 정의
    rpc SayHello (HelloRequest) returns (HelloReply) {}
}

// 요청 메시지 정의
message HelloRequest {
    string name = 1;
}

// 응답 메시지 정의
message HelloReply {
    string message = 1;
}

gRPC 서버 예시

package com.example.grpc;

import io.grpc.Server;
import io.grpc.ServerBuilder;
import io.grpc.stub.StreamObserver;
import com.example.grpc.HelloProto.HelloRequest;
import com.example.grpc.HelloProto.HelloReply;

import java.io.IOException;

public class GrpcServer {

    public static void main(String[] args) throws IOException, InterruptedException {
        Server server = ServerBuilder
                .forPort(8080)
                .addService(new GreeterImpl())
                .build();

        server.start();
        System.out.println("Server started at " + server.getPort());
        server.awaitTermination();
    }

    static class GreeterImpl extends GreeterGrpc.GreeterImplBase {
        @Override
        public void sayHello(HelloRequest req, StreamObserver<HelloReply> responseObserver) {
            HelloReply reply = HelloReply.newBuilder()
                    .setMessage("Hello " + req.getName())
                    .build();

            responseObserver.onNext(reply);
            responseObserver.onCompleted();
        }
    }
}

gRPC 클라이언트 예시

package com.example.grpc;

import io.grpc.ManagedChannel;
import io.grpc.ManagedChannelBuilder;
import com.example.grpc.HelloProto.HelloRequest;
import com.example.grpc.HelloProto.HelloReply;

public class GrpcClient {

    public static void main(String[] args) {
        ManagedChannel channel = ManagedChannelBuilder
                .forAddress("localhost", 8080)
                .usePlaintext()
                .build();

        GreeterGrpc.GreeterBlockingStub stub = GreeterGrpc.newBlockingStub(channel);

        HelloRequest request = HelloRequest.newBuilder()
                .setName("World")
                .build();

        HelloReply response = stub.sayHello(request);
        System.out.println("Response: " + response.getMessage());

        channel.shutdown();
    }
}

Ref

https://grpc.io/docs/what-is-grpc/introduction/
https://www.oreilly.com/library/view/grpc-up-and/9781492058328/ch01.html

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Last updated 2 months ago