技术分享之grpc的那些事儿[上]

前言:

在公司做了一次面向整个技术中心的技术分享 😁 ，话题是关于grpc的设计实现。本想单纯的说下golang grpc的设计和源码实现细节，但考虑除了我们云平台部门之外，其他兄弟部门都是搞java的，所以把grpc的话题延伸到http2协议、protobuf编码及grpc设计实现和使用经验。

ppt写了有70多页，如果在一个页面上显示所有内容显得繁杂，索性拆分上下两篇文章，上篇重点讲http2和protobuf，下篇讲grpc的设计原理和实战经验，grpc下篇文章地址 http://xiaorui.cc/archives/7054

github:

大家可以到我的github里下载完整ppt文件，求github点star 。 👍👍👍 https://github.com/rfyiamcool/share_ppt/blob/master/grpc.pdf

HTTP2

敬上第一张图，附上我的github http://github.com/rfyiamcool ，求follow和star。😁

主要讲四个topic，http的发展史，protobuf编码原理，grpc的设计实现，grpc使用优化。

上图为gprc的应用场景？

常见的场景是后端服务之间进行调用，除此之外，grpc还使用与移动端，通过grpc-web也可以在浏览器中使用grpc，当然对于grpc-web当前还是需要envoy做协议兼容，另外grpc-web对于前端来说不是很友好，也有相当的学习成本，且不支持gprc bidi模式。grpc-web的优点在于前后端接口统一。

上图其实也是我上家公司对grpc的使用场景，移动端、网页端和开放API端都可使用grpc来调用服务。

grpc的优点在于什么？

高兼容性、高性能、使用简单

grpc的组成部分?

共三部分组成。第一，http2作为网络传输层。第二，protobuf是高性能的数据包序列化协议。第三，通过protoc gprc插件生成易用的sdk。

在讲http之前，我们要想搞懂什么是rtt。rtt ( round trip time ) 可以理解为一个请求一去一回的时间开销。在无任何缓存场景下，一个http请求会经过很多的rtt。dns的请求和应答为一个rtt，对http服务进行tcp连接需要两个2rtt，http跳转到https又是需要经历三次握手的rtt开销，tls还需要2次rtt，ocsp校验还是需要几个rtt。😅

当然上面说的是无缓存和未优化的场景开销。下面开始说grpc的第一部分 http2。😅

为什么会选用http2作为grpc的传输协议？

在社区里看到过官方的说法，就是为了最大程度的兼容性，搞过thrift和私有rpc协议的朋友知道，协议独特带来的问题就是兼容性，不如负载均衡？现在市面上开源的load balancer没几个支持thrift的，而grpc就不同了，你能想到的proxy基本都支持grpc。大家想过原因么？

原因就是grpc基于http2，现在主流的proxy都要支持http2，那么自然就支持grpc了。

在说http2.0之前，先要说下http几个版本的发展。http1.0是个老古董，最大的槽点是短连接。http1.1的出世解决了http1.0最大的性能问题，并且增加了丰富的header语义。

想来 http1.1 应该是大家最熟悉的协议了，http1.1的问题在于队头阻塞 ( head of line blocking)。一个连接只能跑一个请求，在这个请求没返回数据之前，其他请求就不能占用该连接。如果你有N个并发请求，那么就需要N个连接，问题是浏览器让你开这么多连接么？

有人肯定说了http1.1支持pipeline呀？我就问你一句话，你用过这个pipeline管道么？对方服务器支持么？现在浏览器还支持么？

接上面的那个问题，浏览器针对一个域名是有连接限制的，像chrome是6个连接，Safari也为6个，像windows ie 11版为13个连接。如果首页有100个资源，浏览器的连接又被限制为6个，那么100个资源回被浏览器排队等待。

如何做到最快速度把自己拖拉来并渲染显示？多个小资源整合在一起后可节约rtt，域名分片，压缩数据，cookie free等方法。大家熟知的cdn其实也算是域名分片。

这里的域名主要是针对二级域名级别的（暂不要纠结一二级域名如何定义），二级域名是 static.xiaorui.cc，go.xiaorui.cc 这种。但就算你开了多个二级域名，以为连接无上限？ 😅 chrome对一级域名也是有限制的。

akamai提供了http2 vs http1.1的测试页面，下面的地图是由几百个小图片组成的。测试方式为先使用http1.1访问，再通过http2.0访问。通过时间对比，我们可以分析出http2.0由于多路复用，要比http1.1快的多。

浏览器通过启动参数或者内置设置是可改变连接限制的。那么，如果浏览器不限制连接数，是否可以跟http2.0一样的效果？不行的，依旧有几个问题，新的连接要3次握手，tls也要握手，之后还要经历tcp拥塞控制下的慢启动。这些连接启动后是否要一直保持？那么保持这些连接对比客户端和服务端都有一定的负担，比如tcp级别的心跳，由内核依赖定时器来发送，对端也要接收该报文更正定时器，等等。