출처 - https://github.com/jmxx219/CS-Study (opens in a new tab)
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.
gRPC의 서비스
- Unary RPC
- 일반 함수 호출과 마찬가지로 클라이언트가 서버에 단일 요청을 보내고 단일 응답을 다시 받는 단항 RPC임
- Server streaming RPC
- 클라이언트가 서버에 요청을 보내고 일련의 메시지를 다시 읽기 위한 스트림을 가져오는 서버 스트리밍 RPC
- 클라이언트는 더 이상 메시지가 없을 때까지 반환된 스트림에서 읽음
- gRPC는 개별 RPC 호출 내에서 메시지 순서를 보장함
- Client streaming RPC
- 클라이언트가 일련의 메시지를 작성하고 이를 다시 제공된 스트림을 사용하여 서버에 보내는 클라이언트 스트리밍 RPC -클라이언트는 메시지 쓰기를 마치면 서버가 메시지를 읽고 응답을 반환할 때까지 기다립니다. 다시 gRPC는 개별 RPC 호출 내에서 메시지 순서를 보장합니다.
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"]
}
-> 88바이트프로토버퍼 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();
}
}