Mikrousługi gRPC – wdrożenie, zastosowanie i wyzwania

Istnieje wiele protokołów zdalnego wywoływania procedur (RPC), wśród nich prym wiodą REST API, SOAP czy gRPC. W projektowaniu mikrousług i architekturze mikroserwisów szczególnego znaczenia nabiera w ostatnich latach protokół gRPC. Rozwijane przez Google open-sourcowe narzędzie świetnie sprawdza się jako mechanizm komunikacji pomiędzy różnymi usługami. Dowiedz się w jakich projektach warto zastosować ten protokół i jakim wyzwaniom trzeba sprostać.
https://cms.pracuj.pl/content/uploads/2023/05/farzad-p-xSl33Wxyc-unsplash-1-1024x680.jpg

W tym artykule

  • Remote Procedure Call, w skrócie RPC, jest wykorzystywany w systemach rozproszonych i umożliwia wykonywanie funkcji lub procedur na zdalnym serwerze. Istnieją różne implementacje protokołu RPC, w tym m.in. gRPC czy SOAP.
  • Protokół gRPC stał się w ostatnich latach wiodącym standardem łączenia mikrosług w architekturze aplikacji z wykorzystaniem protokołu http.
  • gRPC wraz z protokołami GraphQL i REST API należy do trzech najczęściej stosowanych technologii API w biznesie.

gRPC – wszystko co trzeba wiedzieć

gRPC zostało początkowo stworzone przez Google, które używało pojedynczej infrastruktury RPC ogólnego przeznaczenia o nazwie Stubby do łączenia dużej liczby mikrousług działających w ramach i pomiędzy swoimi centrami danych od 2001 roku. Od 2015 roku, wraz z debiutem kolejnej wersji Stubby, jest to framework typu open-source. Najczęstsze scenariusze użycia obejmują łączenie usług w architekturze w stylu mikroserwisów lub łączenie klientów urządzeń mobilnych z usługami backendowymi.

Mikrousługi to podejście do projektowania aplikacji, w którym aplikacja jest podzielona na wiele małych, autonomicznych usług, z których każda działa niezależnie i wykonuje jedno zadanie. gRPC wyróżnia wiele zalet, takich jak wydajność, skalowalność i obsługę wielu języków programowania. Dzięki temu mikrousługi z gRPC są popularnym rozwiązaniem w architekturze mikroserwisów, zwłaszcza w środowiskach chmurowych i kontenerowych, w których aplikacje są uruchamiane jako zbiór mikrousług, które komunikują się ze sobą przez gRPC. Jednolity interfejs, protokół http zapewniają sprawną komunikację po stronie serwera. To sprawia, że gRPC jest popularnym narzędziem dla twórców aplikacji rozproszonych.

Wydajność i uniwersalność istotą protokołu gRPC

Związany z Google interfejs API sporo zyskuje za pośrednictwem protokołu HTTP/2. Szczególną uwagę zwraca także binarny format przesyłanych danych. Dzięki temu gRPC może obsługiwać jednocześnie wiele żądań, co skraca czas potrzebny na przetworzenie danych. Do tego obsługuje wiele języków programowania, w tym C++, Java, Python, Go, Node.js, Ruby, C#, Objective-C, Kotlin, PHP i wiele innych. gRPC sprawdza się zarówno po stronie serwera, jak i na urządzeniach mobilnych, dzięki czemu umożliwia tworzenie aplikacji działających na wielu platformach.

Automatyzacja i bezpieczeństwo danych protokołu gRPC

gRPC automatycznie generuje kod klienta i serwera na podstawie interfejsu usługi, co ułatwia integrację i programowanie. Dzięki temu programiści mogą skupić się na projektowaniu funkcjonalności, a nie na pisaniu kodu do obsługi komunikacji między usługami. Narzędzie wykorzystuje również Protobuf (Protocol Buffers) jako format serializacji danych, co pozwala na definiowanie i walidację typów danych oraz zmniejszenie rozmiaru danych przesyłanych przez sieć. Dzięki temu zmniejsza się ryzyko błędów w kodzie i ułatwia debugowanie aplikacji. Do tego gRPC umożliwia szyfrowanie połączeń SSL/TLS i uwierzytelnianie przy pomocy tokenów, co zapewnia bezpieczeństwo w trakcie transmisji danych.

Mikrousługi gRPC są przyszłością złożonych środowisk

Mikroserwisy pozwalają na rozłożenie monolitycznych aplikacji na mniejsze, łatwiejsze do zarządzania komponenty. Dzięki temu dany zasób jest bardziej dostępny. W większości przypadków takie podejście umożliwia lepsze skalowanie wybranych elementów aplikacji, aktualizacje i wprowadzanie zmian bez wpływu na pozostałe zasoby. Stosowanie mikrousług pozwala także na integrację zasobów napisanych w różnych językach programowania i korzystających z różnych frameworków. Innymi słowy, stosowanie mikrousług przekłada się na większą elastyczność procesów w złożonych ekosystemach.

Mikrousługi gRPC rozwijają się przede wszystkim w firmach zajmujących się tworzeniem aplikacji opartych na chmurze oraz w dziedzinie Internetu rzeczy. Wśród firm stosujących protokół gRPC do integracji mikroserwisów możemy wymienić takich gigantów jak Google, Netflix, czy choćby Uber. Łączy je wysoka złożoność ekosystemów w jakich operują zaawansowane technologicznie przedsiębiorstwa. Rozwój mikrousług gRPC obserwujemy również w projektach open-sourcowych wykorzystujących m. in. Kubernetes. Należy pamiętać, że wielu dostawców chmury, w tym Google, AWS, czy Azure, oferuje rozwiązania oparte na usługach gRPC.

Alternatywy dla gRPC: REST API i SOAP

Wybór mechanizmu komunikacji między serwerem a klientem zależy od specyficznych potrzeb aplikacji, do której ma zostać zaimplementowane. Obejmuje to także wymagania dotyczące wydajności, obsługi języków programowania i protokołów transportowych, a także łatwości implementacji i utrzymania. Wśród najczęściej stosowanych narzędzi konkurencyjnych względem gRPC wymienia się REST API oraz SOAP.

REST API

Choć REST nie jest ściśle protokołem RPC, to umożliwia zdalne wywoływanie odpowiedzi serwera poprzez interakcję z zasobami. Dzięki temu wielu ekspertów traktuje REST API jako realną alternatywę do projektowania aplikacji sieciowych i udostępniania zasobów za pomocą protokołu HTTP. Innym sposobem jest ręczna implementacja interfejsu gRPC, który będzie wykorzystywał mechanizmy dostępne w REST API.

Można na przykład zdefiniować odpowiednie procedury RPC, które będą używać żądań HTTP i odpowiedzi JSON, co pozwoli na korzystanie z interfejsu gRPC przez klientów, którzy nie obsługują protokołu gRPC, ale potrafią wysyłać i odbierać żądania REST. W każdym przypadku implementacja REST API jako gRPC wymaga pewnej pracy i zależy od specyficznych potrzeb aplikacji i środowiska, w którym działa. Wadą REST API jest to, że może być mniej wydajne niż gRPC przy przesyłaniu dużej ilości danych.

Protokół SOAP

Simple Object Access Protocol w przeciwieństwie do REST API jest pełnoprawnym protokołem RPC, który korzysta z formatu XML do przesyłania danych. SOAP oferuje wiele funkcjonalności, takich jak uwierzytelnianie, autoryzacja, szyfrowanie i wykrywanie błędów, co sprawia, że jest często stosowany w dużych organizacjach i złożonych systemach.

Podobnie jak gRPC, SOAP umożliwia zdalne wywoływanie zapytań, ale różni się od niego między innymi sposobem przesyłania danych i protokołem transportowym, w przeciwieństwie do gRPC, SOAP wykorzystuje format XML do przesyłania danych, co może być mniej wydajne niż binarny format stosowany przez gRPC. Pomimo tych różnic, SOAP może być alternatywą dla gRPC, szczególnie jeśli firma już stosuje ten protokół w swoim systemie lub ma specyficzne wymagania dotyczące funkcjonalności, takich jak uwierzytelnianie, autoryzacja czy szyfrowanie.

Podsumowanie

Jak widzimy sposoby na połączenie aplikacji z serwerem są bardzo zróżnicowane. Wiele firm stosuje sprawdzony protokół http aby uzyskać odpowiedzi serwera. W ramach protokołu HTTP wykorzystywane są tzw. metody HTTP, które umożliwiają klientom (np. przeglądarkom internetowym) wykonywanie różnych operacji na zasobach dostępnych w sieci. Wysyłanie tysięcy zapytań zależy od takich czynników, jak choćby format danych, czy dodatkowe parametry połączenia.

Zatem konfigurowanie połączenia API, wybór odpowiedniego protokołu ma znaczenie strategiczne. Aby uzyskać dostęp do zasobów użytkownik musi wiedzieć jak efektywnie skomunikować się protokołem HTTP. Dlatego już na starcie projektowania kolejnych aplikacji i mikrousług warto zaplanować detale, takie jak choćby pojedyncze żądanie. Dobre praktyki pokazują, że gRPC świetnie sprawdza się w świecie rozproszonych skryptów i pozwala łączyć dane zgromadzone w wielu różnych mikrousługach.

the:protocol © 2023 Grupa Pracuj S.A.