使用命名管道承载gRPC

最近GRPC很火，感觉整RPC不用GRPC都快跟不上时髦了。

gRPC设计

刚好需要使用一个的RPC应用系统，自然而然就盯上了它，但是它真能够解决所有问题吗？不见得，先看看他的优点：

gRPC是一种与语言无关的高性能远程过程调用 (RPC) 框架。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。

有这些优点，对应的适用场景：

• 微服务：gRPC 设计用于低延迟和高吞吐量通信。 gRPC 对于效率至关重要的轻量级微服务非常有用。
• 点对点实时通信：gRPC 对双向流式传输提供出色的支持。 gRPC 服务可以实时推送消息而无需轮询。
• 多语言环境：gRPC 工具支持所有常用的开发语言，因此，gRPC 是多语言环境的理想选择。
• 网络受限环境：gRPC 消息使用 Protobuf（一种轻量级消息格式）进行序列化。 gRPC 消息始终小于等效的 JSON 消息。

gRPC还是有缺点的：

• 浏览器支持受限：绝大数浏览器不支持HTTP/2
• 非人工可读取：proto文件规定的格式在通讯中会序列化成二进制数据，人工解析较为困难。

不适用的场景与替代：

• 浏览器可访问的 API：gRPC 在浏览器中未受到完全支持。 gRPC-Web 可以提供浏览器支持，但它具有局限性并引入了服务器代理。
• 广播实时通信：gRPC 支持通过流式传输进行实时通信，但不存在将消息广播到注册连接的概念。 例如，在聊天室方案中，应将新的聊天消息发送到聊天室中的所有客户端，这要求每个 gRPC 调用将新的聊天消息单独流式传输到客户端。 SignalR 是适用于此方案的框架。 SignalR 具有持久性连接的概念，并内置对广播消息的支持。
• 进程间通信：进程必须托管 HTTP/2 服务器才能接受传入的 gRPC 调用。 对于 Windows，进程间通信管道是一种快速、轻便的通信方法。

目标分析

我需要有一个能够实现远程调用的好办法，系统支持Windows就好，最好性能高一些（数据量大），程序小一点，但是我也不想直接处理二进制数据流（最好能有封装的框架）。

考虑进程通信常用的：

• 信号/信号量：简单，能够承载的消息内容较少。
• 消息队列：支持消息，功能较为强大。
• 共享内存：性能最强，但只限于单机。
• 管道：性能较强，但是只支持stream。
• Socket：最灵活，但是需要有网卡。

首先排除信号/信号量，处理的信息量太小了；然后共享内存也排除，只能单机不符合我的要求；剩下的三个似乎都可以满足要求，可以在这个基础上建立RPC，而gRPC就是建立在socket(HTTP/2)上的，就像上面讲的，要自己集成一个HTTP/2服务器（比如Kestrel）才行，不够轻量化；剩下的两个Windows都有內建支持，可以考虑一下。

本着拿来主义的思想，我在github上找到一个grpc-dotnet-namedpipes，支持在命名管道上实现gRPC，相当于在stream上封装了一层，不用直接处理二进制数据流了。

用作者自己的话来说，这么做相较于普通的gRPC有几个优点：

• 更优秀的访问控制；
• 纯.NET库，不需要带ASP.NET Core或者超过3MB的非托管库依赖；
• 启动时间更快
• 2-3倍的数据吞吐量
• 没有防火墙警告
• 不需要网卡

实现

建立一个proto

1. 创建一个.NET Library
2. 添加一个proto文件，可以直接使用微软的简单例子

syntax = "proto3";

service Greeter {
  rpc SayHello (HelloRequest) returns (HelloReply);
}

message HelloRequest {
  string name = 1;
}

message HelloReply {
  string message = 1;
}

1. 添加nuget包：Google.Protobuf,Grpc.Core,Grpc.Tools
2. 单击proto文件，在属性对话框，选择生成操作为Protobuf Compiler

建立Client

新建一个Console程序，添加上面的项目引用，输入以下代码：

var server = new NamedPipeServer("MY_PIPE_NAME");
Greeter.BindService(server.ServiceBinder, new GreeterService());
server.Start();

添加GrpcDotNetNamedPipes的nuget依赖：

Install-Package GrpcDotNetNamedPipes

建立Server

再新建一个Console程序，添加上面的项目引用，也添加那个nuget依赖和一些别的依赖，输入以下代码：

var channel = new NamedPipeChannel(".", "MY_PIPE_NAME");
var client = new Greeter.GreeterClient(channel);

var response = await client.SayHelloAsync(
	new HelloRequest { Name = "World" });

Console.WriteLine(response.Message);

然后运行就能看见熟悉的Hello World了，用起来和gRPC的标准实现没太大区别。

总结

完整代码见gRPC_Demo。

这种方式也有它的局限性，首先是Windows的命名管道与Linux上面的实现是不同的，所以并不能实现直接跨平台通讯；然后就是这个对于其他语言的开发的gRPC也不是完全兼容的，需要其他语言开发的程序也做命名管道的适配才行，换言之，它不是通用标准。所以，对于一般的gRPC应用，还是更推荐使用标准实现。

参考

• .NET Core 上的 gRPC 的简介
• 比较 gRPC 服务和 HTTP API
• 关于IPC性能的提问
• Linux上各种IPC性能比较