当前位置: 代码迷 >> 综合 >> 浅谈.NET 6 中 gRPC 的最新功能
  详细解决方案

浅谈.NET 6 中 gRPC 的最新功能

热度:92   发布时间:2024-01-12 07:11:37.0

gRPC 是一个现代的、跨平台的、高性能的 RPC 框架。gRPC 是构建在 ASP.NET Core 之上,也是我们推荐的使用 .NET 构建 RPC 服务的方法。

.NET 6 进一步提高了 gRPC 已经非常出色的性能,并添加了一系列新功能,使 gRPC 在现代云原生应用程序中比以往任何时候都更好。在这篇文章中,我将描述这些新功能以及我们如何通过第一个支持端到端 HTTP/3 的 gRPC 实现引领行业。

8f75eb2bb9680a0300cfc1cb064a3589.png

gPRC 客户端负载均衡

acc405cdd9a324ca4def9f7c0929ed0f.png

客户端负载平衡是一项允许 gRPC 客户端在可用服务器之间优化分配负载的功能。客户端负载平衡可以消除对负载平衡代理的需要。这有几个好处:

  • 改进的性能。无代理意味着消除额外的网络跃点并减少延迟,因为 RPC 直接发送到 gRPC 服务器。

  • 有效利用服务器资源。负载平衡代理必须解析然后重新发送通过它发送的每个 HTTP 请求。删除代理可以节省 CPU 和内存资源。

  • 更简单的应用程序架构。必须正确设置和配置代理服务器。没有代理服务器意味着更少的活动部件!

客户端负载均衡是在创建通道时配置的。使用负载均衡时要考虑的两个组件:

  • 解析器,解析通道的地址。解析器支持从外部源获取地址。这也称为服务发现。

  • 负载均衡器,它创建连接并选择 gRPC 调用将使用的地址。

以下代码示例将通道配置为使用具有循环负载平衡的 DNS 服务发现:

var channel = GrpcChannel.ForAddress(

    "dns:///my-example-host",

    newGrpcChannelOptions

    {

        Credentials = ChannelCredentials.Insecure,

        ServiceConfig = newServiceConfig { LoadBalancingConfigs = { newRoundRobinConfig() } }

    });

var client = newGreet.GreeterClient(channel);

var response = await client.SayHelloAsync(newHelloRequest { Name = "world" });

a7883665ca55e25327e0516de1721240.gif

更多信息,请参阅 gPRC 客户端负载平衡

  • gPRC 

    https://docs.microsoft.com/aspnet/core/grpc/

  • gPRC 客户端负载平衡:

    https://docs.microsoft.com/aspnet/core/grpc/loadbalancing

f2ee130244286341785d494031b309f3.png

带有重试的瞬间故障处理

b47c1e6393f7d7db074608ed05dc8597.png

gRPC 调用可能会被瞬时故障中断。瞬态故障包括:

  • 网络连接暂时中断。

  • 服务暂时不可用。

  • 由于服务器负载超时。

当 gRPC 调用被中断时,客户端会抛出一个包含错误详细信息的 RpcException。客户端应用程序必须捕获异常并选择如何处理错误。

var client =newGreeter.GreeterClient(channel);
try
{
    
var response =await client.SayHelloAsync(
newHelloRequest{Name=".NET"});
Console.WriteLine("From server: "+ response.Message);
}
catch(RpcException ex)
{
    
// Write logic to inspect the error and retry
// if the error is from a transient fault.

}

在整个应用程序中复制重试逻辑是冗长且容易出错的。幸运的是,.NET gRPC 客户端现在内置了对自动重试的支持。重试在通道上集中配置,并且有许多选项可用于使用 RetryPolicy 自定义重试行为。

var defaultMethodConfig =newMethodConfig
{
    
Names={MethodName.Default},
RetryPolicy=newRetryPolicy
{
    
MaxAttempts=5,
InitialBackoff=TimeSpan.FromSeconds(1),
MaxBackoff=TimeSpan.FromSeconds(5),
BackoffMultiplier=1.5,
RetryableStatusCodes={StatusCode.Unavailable}
}
};
// Clients created with this channel will automatically retry failed calls.
var channel =GrpcChannel.ForAddress("https://localhost:5001",newGrpcChannelOptions
{
    
ServiceConfig=newServiceConfig{MethodConfigs={ defaultMethodConfig }}
});
有关更多信息,请参阅使用 gRPC 重试进行瞬态故障处理。
  • 使用 gPRC 重试进行瞬态故障处理:

    https://docs.microsoft.com/aspnet/core/grpc/retries

2a63ede80ee798ad02a3decccb7295c5.png

Protobuf 性能

1eb299e003778a73e1f4864043fd17ba.png

关于.NET 的 gRPC 使用 Google.Protobuf 包作为消息的默认序列化程序。Protobuf 是一种高效的二进制序列化格式。Google.Protobuf 旨在提高性能,使用代码生成而不是反射来序列化 .NET 对象。在 .NET 5 中,我们与 Protobuf 团队合作,为序列化程序添加了对现代内存 API(例如 Span<T>、ReadOnlySequence<T>和IBufferWriter<T>)的支持。.NET 6 中的改进优化了一个已经很快的序列化程序。 

protocolbuffers/protobuf#8147添加了矢量化字符串序列化。SIMD 指令允许并行处理多个字符,从而在序列化某些字符串值时显着提高性能。

privatestring _value =newstring(' ',10080);
privatebyte[] _outputBuffer =newbyte[10080];
[Benchmark]
publicvoidWriteString()
{
    
var span =newSpan<byte>(_outputBuffer);
WriteContext.Initialize(ref span,outWriteContext ctx);
ctx.WriteString(_value);
ctx.Flush();
}

Method 

Google

.Protobuf

Mean

Ratio

Allocated

WriteString

3.14

8.838  us

1.00

0 B

WriteString

3.18 

2.919 ns

0.33

0 B

protocolbuffers/protobuf#7645添加了一个用于创建 ByteString 实例的新 API。如果你知道底层数据不会改变,那么使用 UnsafeByteOperations.UnsafeWrap 来创建一个 ByteString 而不复制底层数据。如果应用程序处理大字节有效负载并且您想降低垃圾收集频率,这将非常有用。

  • protocolbuffers/protobuf#7645:

    https://github.com/protocolbuffers/protobuf/pull/7645

06caa0854694d9c0b8fda60d86208ad7.png

gPRC 下载速度

65a42c4446005a22414e34ef51fcf7f9.png

gRPC 用户报告有时下载速度变慢。我们的调查发现,当客户端和服务器之间存在延迟时,HTTP/2 流量控制会限制下载。服务器在客户端可以耗尽之前填充接收缓冲区窗口,导致服务器暂停发送数据。gRPC 消息以开始/停止突发方式下载。

这已在 dotnet/runtime#54755中修复。HttpClient 现在动态缩放接收缓冲区窗口。建立HTTP/2 连接后,客户端将向服务器发送 ping 以测量延迟。如果存在高延迟,客户端会自动增加接收缓冲区窗口,从而实现快速、连续的下载。

privateGrpcChannel _channel =GrpcChannel.ForAddress(...);
privateDownloadClient _client =newDownloadClient(_channel);
[Benchmark]
publicTaskGrpcLargeDownload()=>

    _client.DownloadLargeMessageAsync(newEmptyMessage());

Method

Runtime

Mean

Ratio

GrpcLargeDownload

.NET 5.0

6.33 s

1.00

GrpcLargeDownload

.NET 6.0

1.65 s

0.26

  • dotnet/runtime#54755

    https://github.com/dotnet/runtime/pull/54755


22d9b8a2b407b90097b2105c371df6b5.png

HTTP/3 支持

0e762cda364beeea1599f031be433fac.png

NET 上的 gRPC 现在支持 HTTP/3。gRPC 建立在 .NET 6 中添加到 ASP.NET Core 和 HttpClient 的 HTTP/3 支持之上。有关更多信息,请参阅.NET 6 中的 HTTP/3支持。

.NET 是第一个支持端到端 HTTP/3 的 gRPC 实现,我们已经为其他平台提交了 gRFC,以便将来支持 HTTP/3。带有 HTTP/3 的 gRPC 是开发人员社区高度要求的功能,很高兴看到 .NET 在该领域处于领先地位。

63c5c602d7a88833c369fd6d5a4e7d8e.png

  • .NET 6 中的 HTTP/3 :

    https://devblogs.microsoft.com/dotnet/http-3-support-in-dotnet-6/

  • gRFC:

    https://github.com/grpc/proposal/pull/256

  • 开发人员社区高度要求的功能:

    https://github.com/grpc/grpc/issues/19126

总结

7d5983dc7819657b259ca6a2db56f49e.png

1de3d9ea46093472ce7a1dc32470cb08.gif

性能是 .NET 和 gRPC 的一个特性,而 .NET 6 比以往任何时候都快。客户端负载平衡和 HTTP/3 等以性能为导向的新功能意味着更低的延迟、更高的吞吐量和更少的服务器。这是一个节省资金、减少能耗和构建更环保的云原生应用程序的机会。

要试用新功能并开始在 .NET 中使用 gRPC,最好的起点是在 ASP.NET Core 教程中创建 gRPC 客户端和服务器。

我们期待听到有关使用 gRPC 和 .NET 构建的应用程序以及您在 dotnet 和 grpc 存储库中的贡献!

  • 构建更环保的云原生应用程序 :

    https://docs.microsoft.com/aspnet/core/tutorials/grpc/grpc-start

  • dotnet:

    https://github.com/dotnet

  • grpc:

    https://github.com/grpc

c6b6fa28c5c7792822bc1e8c392644cd.png

5c7154b01af09cc54acfc02720094817.gif

 .NET 上的 gRPC参考文档

  相关解决方案