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图析ASP.NET Core引入gRPC服务模板

早就听说ASP.NET Core 3.0中引入了gRPC的服务模板，正好趁着家里电脑刚做了新系统，然后装了VS2019的功夫来体验一把。同时记录体验的过程。如果你也想按照本文的步骤体验的话，那你得先安装.NET Core3.0预览版的SDK。至于开发工具我用的时VS2019,当然你也可以使用VS Code进行。

gRPC的简单介绍

gRPC 是一种与语言无关的高性能远程过程调用 (RPC) 框架。 有关 gRPC 基础知识的详细信息，请参阅 gRPC 文档页。

gRPC 的主要优点是：

  • 现代高性能轻量级 RPC 框架。
  • 协定优先 API 开发，默认使用协议缓冲区，允许与语言无关的实现。
  • 可用于多种语言的工具，以生成强类型服务器和客户端。
  • 支持客户端、服务器和双向流式处理调用。
  • 使用 Protobuf 二进制序列化减少对网络的使用。

这些优点使 gRPC 适用于：

  • 效率至关重要的轻量级微服务。
  • 需要多种语言用于开发的 Polyglot 系统。
  • 需要处理流式处理请求或响应的点对点实时服务。

ASP.NET Core 3.0上gRPC服务模板初体验

创建gRPC服务

        1 .打开VS2019 从 Visual Studio“文件”菜单中选择“新建” > “项目”。(由于我是新打开的VS，所以按照如下图所示创建新项目)

        2.如下图所示，选择创建《ASP.NET Core Web 应用程序》，然后点击下一

        3.在此页面按照下图所示，输入项目名称，位置，解决方案名称，然后点击右下角的“创建”按钮进行创建。

        4.你以为上述步骤中点击“创建”就结束了嘛？说好的要创建gRPC服务模板的，所以，点击上面的创建后会弹出如下图所示，让你选择服务模板的窗口，这里按照下图所示选择gRPC服务模板，然后再次点击右下角的创建，才是真正的创建项目。

        5.创建成功后，会出现如下图所示的项目结构

        6.至此，我们就创建好了一个gRPC服务的模板，接下来我们先测试一番，然后再好好的看下这个模板的结构吧

测试gRPC服务

        1.首先打开HelloGrpc.Server 这个服务端的工作目录，然后Shift+鼠标右键弹出如下图所示的右键菜单，如图所示打开ps窗口

        2.输入dotnet run 命令运行此gRPC服务端项目，如下图所示，说明服务端启动正常，并开始监听对应的端口。

        3.同样的方法，我们启动客户端，这时候客户端会向该服务端发送一条包含具有其名称“GreeterClient”的消息的问候信息。 该服务端将发送一条消息“Hello GreeterClient”作为响应，并显示在命令提示符中。如下图所示：

        4.至此，gRPC服务模板创建的服务端以及客户端测试成功。下面我们就好好的探究一下这个服务模板吧。

gRPC模板解析

在HelloGrpc.Server 服务的端项目中有如下几个文件

  • greet.proto：greet.proto 文件定义 Greeter gRPC，且用于生成 gRPC 服务器资产。
  • Services 文件夹：包含 Greeter 服务的实现。
  • appSettings.json：包含配置数据，如 Kestrel 使用的协议。（熟悉ASP.NET Core的你一定很熟悉）
  • Program.cs:包含 gRPC 服务的入口点。（熟悉ASP.NET Core的你一定很熟悉）
  • Startup.cs:IWebHostBuilder的启动配置文件,包含配置应用行为的代码。（熟悉ASP.NET Core的你一定很熟悉）

gRPC 客户端 HelloGrpc.Client 文件：

Program.cs 包含 gRPC 客户端的入口点和逻辑。

下面我们再打开每个文件看看里面究竟是什么东东吧。

proto文件

proto

GRPC使用约定优先的API开发方法。默认情况下，使用协议缓冲区(Protobuf)作为接口设计语言(IDL)。这个.proto文件包含：

  • GRPC服务的定义。
  • 在客户端和服务器之间发送的消息。

有关Protobuf文件语法的更多信息，请参见正式文件(原型).

如我们模板中创建的greet.proto 文件内容如下：

syntax = "proto3";

package Greet;

// The greeting service definition.
service Greeter {
 // Sends a greeting
 rpc SayHello (HelloRequest) returns (HelloReply) {}
}

// The request message containing the user's name.
message HelloRequest {
 string name = 1;
}

// The response message containing the greetings.
message HelloReply {
 string message = 1;
}
  • 定义Greeter服务。
  • 这个Greeter服务定义SayHello请求。
  • SayHello发送HelloRequest消息并接收HelloResponse信息：
  • 那么你可能要问了，这个.proto文件是如何包含在项目中的呢，其实，如果你打开.csproject文件就会看到，通过将该文件添加到<Protobuf>的ItemGroup中即可，如下所示：
<ItemGroup>
 <Protobuf Include="..\Protos\*.proto" GrpcServices="Server" />
 <Content Include="@(Protobuf)" LinkBase="" />
</ItemGroup>

C#对.proto文件的工具支持

工具包Grpc.Tools 被用来从.proto文件生成C#文件。生成的资产(文件)具有如下特性：

  • 每次构建项目时都会根据需要进行生成。
  • 生成的文件不会被添加到项目或签入源代码管理。
  • 生成的C#文件是包含在OBJ目录。

服务器和客户端项目都需要此包。Grpc.Tools可以通过在VisualStudio中使用包管理器或添加<PackageReference>到项目文件：

XML复制

<PackageReference Include="Grpc.Tools" Version="1.19.0-pre1" PrivateAssets="All" />

工具包在运行时并不是必需的，因此，应该用PrivateAssets="All".

Services 文件夹中的具体的gRPC服务

我们知道Grpc.Tools工具包将根据.proto文件的定义翻译并生成对应的C#类型的文件。

对于服务器端资产，将生成一个抽象的服务基类型。基类型包含在.proto文件中包含的所有GRPC调用的定义。然后，您将创建从此基类型派生的具体服务实现，并实现GRPC调用的逻辑。对于前面描述的greet.proto示例，将生成包含虚拟SayHello方法的抽象GreeterBase类型。具体的实现GreeterService重写该方法并实现处理GRPC调用的逻辑。
正如HelloGrpc.Server项目中的Services\GreeterService.cs中的代码

public class GreeterService : Greeter.GreeterBase
{
 public override Task<HelloReply> 
 SayHello(HelloRequest request, ServerCallContext context)
 {
 return Task.FromResult(new HelloReply
 {
  Message = "Hello " + request.Name
 });
 }
}

对于客户端，将生成一个具体的客户端类型中的GRPC调用。.proto文件被转换为可以调用的具体类型上的方法。为greet.proto前面描述的示例，一个具体的GreeterClient类型生成。这个GreeterClient类型包含SayHello方法，可以调用该方法来启动对服务器的GRPC调用。

public class Program
{
 static async Task Main(string[] args)
 {
 // Include port of the gRPC server as an application argument
 var port = args.Length > 0 ? args[0] : "50051";

 var channel = new Channel("localhost:" + port, ChannelCredentials.Insecure);
 var client = new Greeter.GreeterClient(channel);

 var reply = await client.SayHelloAsync(
     new HelloRequest { Name = "GreeterClient" });
 Console.WriteLine("Greeting: " + reply.Message);

 await channel.ShutdownAsync();

 Console.WriteLine("Press any key to exit...");
 Console.ReadKey();
 }
}

默认情况下，分别生成服务器和客户端资产。.proto文件包含在<Protobuf>项目组。若要确保仅在服务器项目中生成服务器资产，GrpcServices属性设置为Server.

XML复制

<ItemGroup>
 <Protobuf Include="..\Protos\*.proto" GrpcServices="Server" />
 <Content Include="@(Protobuf)" LinkBase="" />
</ItemGroup>

类似地，属性设置为Client在仅在客户项目中生成。

Startup

在Startup中我们发现跟普通的ASP.NET Core程序有所不同，具体的如下图所示：在ConfigureServices 服务中引入了gRPC服务，然后在Configure加入了路由

而这里需要引入三个与gRPC相关的nuget包

这里需要说明的是

ASP.NET Core 中间件和功能共享路由管道，因此可以将应用程序配置为服务其他请求处理程序。其他请求处理程序（如MVC控制器）可以与配置的GRPC服务路由并行工作。

其他需要说明的内容

与ASP.NET Core 接口的集成

GRPC服务可以完全访问ASP.NETCore功能，如依赖注入(Di)和日志功能。例如，服务实现可以通过构造函数解析DI容器中的记录器服务：

public class GreeterService : Greeter.GreeterBase
{
 public GreeterService(ILogger<GreeterService> logger)
 {
 }
}

默认情况下，GRPC服务可以解析具有任意生存期的其他DI服务(Singleton, Scoped, or Transient)。

在GRPC方法中解析HttpContext

GRPC 应用程序接口提供对某些HTTP/2消息数据的访问，例如method, host, header, and trailers。访问是通过ServerCallContext参数传递给每个GRPC方法：

public class GreeterService : Greeter.GreeterBase
{
 public override Task<HelloReply> 
 SayHello(HelloRequest request, ServerCallContext context)
 {
 return Task.FromResult(new HelloReply
 {
  Message = "Hello " + request.Name
 });
 }
}

ServerCallContext不提供对所有ASP.NET 接口中HttpContext的完全访问。GetHttpContext扩展方法提供对表示ASP.NET API中底层HTTP/2消息的httpContext的完全访问：

public class GreeterService : Greeter.GreeterBase
{
 public override Task<HelloReply> SayHello(HelloRequest request, 
 ServerCallContext context)
 {
 var httpContext = context.GetHttpContext();

 return Task.FromResult(new HelloReply
 {
  Message = "Using https: " + httpContext.Request.IsHttps
 });
 }
}

请求体数据速率限制

默认情况下，Kestrel服务器设置为最小请求主体数据速率。对于客户端流式和双工流式的请求，此速率可能不满足，并且连接可能超时。当GRPC服务包括客户端流和双工流调用时，必须禁用最小请求正文数据速率限制：

public class Program
{
 public static void Main(string[] args)
 {
 CreateHostBuilder(args).Build().Run();
 }

 public static IHostBuilder CreateHostBuilder(string[] args) =>
  Host.CreateDefaultBuilder(args)
 .ConfigureWebHostDefaults(webBuilder =>
 {
 webBuilder.UseStartup<Startup>();
 webBuilder.ConfigureKestrel((context, options) =>
 {
  options.Limits.MinRequestBodyDataRate = null;
 });
 });
}

参考文章

gRPC services with C#

Tutorial: Get started with gRPC in ASP.NET Core

gRPC services with ASP.NET Core

Migrating gRPC services from C-core to ASP.NET Core

总结

今天分享的内容有点多，目的就是使记录尽可能的详细，尽可能用通俗易懂的语言来进行描述，让大家能用起来。在asp.net core3.0中把grpc服务作为第一等公民进行支持，所以我们有必要进行下了解。可能很多朋友会有疑问了，我Web API用的爽歪歪，干嘛还要用gRPC这种远程过程调用协议啊。关于这个问题，我准备再单独开一篇文章进行讲解，最后感谢大家的阅读，码字不易，多多推荐支持吧！

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