ASP.NET Core中Grpc通信基础

时间:2022-09-28 奋斗的大橙子人气:0

一、简单介绍DotnetCore3.0如何将.proto文件生成对应的服务端和客户端类
二、介绍如何在服务端使用Grpc，以及Grpc需要的条件（HTTP2、TLS）
三、介绍如何创建GrpcClient，以及Grpc通讯的四种模式
四、举例如何使用Grpc

一、如何使用protobuf生成服务类

Grpc中使用协议缓冲区 (protobuf) 用作接口设计语言 (IDL)，它的主要内容包含：

GRPC 服务的定义。
客户端和服务器之间发送的消息。

Grpc.Tools 这个工具，在每次编译的时候，都能将.proto文件生成为对于的cs文件。服务端和客户端都需要添加。Grpc.AspNetCore这个包会对Grpc.Tools 进行使用。引用了这个包之后。还有注意在Server和Client，都要在对应.csproj下面,修改GrpcServices这个配置的值，如果是服务端就写Server，如果是客户端就写Client。

<ItemGroup>  
    <Protobuf Include="Protos\xxxx.proto" GrpcServices="Server" />
</ItemGroup>
 
<ItemGroup>  
    <Protobuf Include="Protos\xxxx.proto" GrpcServices="Client" />
</ItemGroup>

二、服务端使用Grpc

1.添加引用

需要添加 Grpc.AspNetCore 的引用

2.配置Grpc

在Startup.cs中需要配置如下信息：

①ConfigureServices 中需要配置

services.AddGrpc();

②Configure 中需要配置endpoints

app.UseEndpoints(endpoints =>
{
    // Communication with gRPC endpoints must be made through a gRPC client.
    // To learn how to create a client, visit: https://go.microsoft.com/fwlink/?linkid=2086909
    endpoints.MapGrpcService<GreeterService>();
});

3.Kestrel的配置

Grpc中的endpoints需要下面的支持：

HTTP/2

gRPC 要求 HTTP/2。gRPC for ASP.NET Core 验证HttpRequest为HTTP/2。在大多数现代操作系统上，Kestrel支持 HTTP/2。默认情况下，Kestrel 终结点配置为支持 HTTP/1.1 和 HTTP/2 连接。

传输安全性Transport Layer Security (TLS).

用于 gRPC 的 Kestrel 终结点应使用 TLS 进行保护。

在开发版中，将在存在 ASP.NET Core 开发证书https://localhost:5001时，自动创建一个使用 TLS 保护的终结点。不需要配置。https前缀验证 Kestrel 终结点是否正在使用 TLS。

在生产环境如果使用TLS中，必须显式配置 TLS。

两种方式配置对应的TLS：

1.在AppSettings下面添加配置节点：

{
  "Kestrel": {
    "Endpoints": {
      "HttpsInlineCertFile": {
        "Url": "https://localhost:5001",
        "Protocols": "Http2",
        "Certificate": {
          "Path": "<path to .pfx file>",
          "Password": "<certificate password>"
        }
      }
    }
  }
}

2.直接在代码中添加

public static IHostBuilder CreateHostBuilder(string[] args) =>
    Host.CreateDefaultBuilder(args)
        .ConfigureWebHostDefaults(webBuilder =>
        {
            webBuilder.ConfigureKestrel(options =>
            {
                options.Listen(IPAddress.Any, 5001, listenOptions =>
                {
                    listenOptions.Protocols = HttpProtocols.Http2;
                    listenOptions.UseHttps("<path to .pfx file>",
                        "<certificate password>");
                });
            });
            webBuilder.UseStartup<Startup>();
        });

此外TLS不仅仅适用于Client和Server间的安全传输，还可以用于服务协商。

我在看官网的关于服务协商时候，有些发懵，因为又说了grpc 需要Http/2 、又需要TLS，但是后面又说在不配置TLS的endpoint的时候...... 那么到底是需要TLS还是不需要TLS，Grpc到底是仅仅支持HTTP2还是会兼容HTTP1？

首先要明确几个概念：

什么是EndPoint
什么是Grpc endpoint
什么是TLS

TLS 和 HTTP1、HTTP2

以下是我的理解：

Endpoint是一个大概念，不仅仅是grpc有endpoint，以前我们用的webservice、wcf都有，他可以是HTTP1的，也可以是HTTP2的，也可以都支持。仅仅是当我们要用Grpc的时候我们需要使用HTTP2协议。

TLS是一种安全协议，是在传输层上的安全协议，具体是什么样的可以不用了解，只是在.Net Core 中配置TLS，不仅仅作用于安全传输，还有作用于协议的选择，当我们的endpoint使用的是HTTP2，且不用TLS的时候，我们需要配置我们的Kestrel服务器的ListenOptions.Protocols 必须设置为HttpProtocols.Http2 ，换句话说如果ListenOptions.Protocols= HttpProtocols.Http1AndHttp2，那么就不能使用TLS。

总结一下就是：

你配置你的Kestrel 为使用HTTP2协议的时候，你可以使用TLS作为安全传输，也可以不用

你配置你的Kestrel 为使用兼容HTTP1协议的时候，那么你就不能用TLS

那么对于GPRC来讲，他的endpoint 必须使用HTTP2协议，TLS也不是必须要配置的。

4.将Grpc像Api一样提供出去

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

①继承一下生成出来的抽象类 Greeter.GreeterBase
②根据自己的需要，依赖注入一些必要的Service类
③实现生成出来的Virtual方法

备注：

1.发生的问题

2.Status(StatusCode=Internal, Detail="Error starting gRPC call: The SSL connection could not be established, see inner exception.")

https://docs.microsoft.com/zh-cn/aspnet/core/grpc/troubleshoot?view=aspnetcore-3.0

3.Grpc.Core.RpcException:“Status(StatusCode=Internal, Detail="Bad gRPC response. Response protocol downgraded to HTTP/1.0.")”

先按照下面的做

https://github.com/grpc/grpc-dotnet/issues/654

如果不行的话，检查一下是否本地一直在开着抓包工具之类的代理软件，我之前一直不行，是因为本地运行着Fiddler

三、客户端使用Grpc

1.创建Gprc客户端

和上面不一样，grpc client 是通过 xxx.proto 文件生成的具体的类型。里面包含了我们要调用的所有的方法。一般情况下，我们都是创建一个Channel类，然后通过Channel类在创建一个Client。

如下图所示。

var channel = GrpcChannel.ForAddress("https://localhost:5001");
var client = new Greet.GreeterClient(channel);

ForAddress方法：

注：

gRPC的Channel维持了一个到远程服务的长连接。

客户端对象可以重用相同的通道。

与调用远程方法相比，创建通道是一项昂贵的操作，因此通常应该为尽可能多的调用重用单个通道。

2.Grpc方法调用

Grpc具有多种不同的方式：

Unary （一元模式）
Server streaming （服务器流）
Client streaming （客户端流）
Bi-directional streaming （双向流）

① Unary方式

从客户端发送请求到服务端开始，服务端响应请求回来结束。每一个Unary 服务都会从*.proto文件中生成两个具体的调用方法，一个异步方法，一个同步方法。例如下面的代码：

var reply1 = await client.SayHelloAsync(new HelloRequest { Name = "GreeterClient" });
var reply2 =  client.SayHello(new HelloRequest { Name = "GreeterClient" });

②Server streaming 方式

从客户端发送请求到服务端开始，利用ResponseStream.MoveNext()方法读取服务端返回的数据，知道ResponseStream.MoveNext() 返回false说明读取结束。

var client = new Greet.GreeterClient(channel);
using (var call = client.SayHellos(new HelloRequest { Name = "World" }))
{
    while (await call.ResponseStream.MoveNext())
    {
        Console.WriteLine("Greeting: " + call.ResponseStream.Current.Message);
        // "Greeting: Hello World" is written multiple times
    }
}
 
//或者C# 8以上通过await foreach来处理返回信息
using (var call = client.SayHellos(new HelloRequest { Name = "World" }))
{
    await foreach (var response in call.ResponseStream.ReadAllAsync())
    {
        Console.WriteLine("Greeting: " + response.Message);
        // "Greeting: Hello World" is written multiple times
    }
}

③Client streaming 方式

客户端流调用不需要在客户端发送请求之后开始，客户端可以选择发送带有RequestStream.WriteAsync的发送消息，当客户端完成发送消息请求流时。调用CompleteAsync来通知服务，当服务返回响应消息时，调用结束。

var client = new Counter.CounterClient(channel);
using (var call = client.AccumulateCount())
{
    //调用三次
    for (var i = 0; i < 3; i++)
    {
        await call.RequestStream.WriteAsync(new CounterRequest { Count = 1 });
    }
    //通知服务写好了
    await call.RequestStream.CompleteAsync();
    //获取返回结果
    var response = await call;
    Console.WriteLine($"Count: {response.Count}");
    // Count: 3
}

④Bi-directional streaming call 方式

相当于②和③的结合，也不需要等待客户端发送完请求，使用RequestStream.WriteAsync写入消息，通过ResponseStream.MoveNext()或者ResponseStream.ReadAllAsync()读取服务端返回的数据。当服务端不在返回的时候，结束请求。

using (var call = client.Echo())
{
    Console.WriteLine("Starting background task to receive messages");
    var readTask = Task.Run(async () =>
    {
        await foreach (var response in call.ResponseStream.ReadAllAsync())
        {
            Console.WriteLine(response.Message);
            // Echo messages sent to the service
        }
    });
 
    Console.WriteLine("Starting to send messages");
    Console.WriteLine("Type a message to echo then press enter.");
    while (true)
    {
        var result = Console.ReadLine();
        if (string.IsNullOrEmpty(result))
        {
            break;
        }
 
        await call.RequestStream.WriteAsync(new EchoMessage { Message = result });
    }
 
    Console.WriteLine("Disconnecting");
    await call.RequestStream.CompleteAsync();
    await readTask;
}

此外这里补充一下几种方式适用的场景

(1) 简单模式（Simple RPC）

这种模式最为传统，即客户端发起一次请求，服务端响应一个数据，这和大家平时熟悉的RPC没有什么大的区别，所以不再详细介绍。

(2) 服务端数据流模式（Server-side streaming RPC）

这种模式是客户端发起一次请求，服务端返回一段连续的数据流。典型的例子是客户端向服务端发送一个股票代码，服务端就把该股票的实时数据源源不断的返回给客户端。

(3) 客户端数据流模式（Client-side streaming RPC）

与服务端数据流模式相反，这次是客户端源源不断的向服务端发送数据流，而在发送结束后，由服务端返回一个响应。典型的例子是物联网终端向服务器报送数据。

(4) 双向数据流模式（Bidirectional streaming RPC）

顾名思义，这是客户端和服务端都可以向对方发送数据流，这个时候双方的数据可以同时互相发送，也就是可以实现实时交互。典型的例子是聊天机器人。

四、举例使用Grpc创建一个服务

1.创建两个控制台程序，分别为服务端和客户端

2.在服务端创建服务

①在GrpcService中引入Grpc.AspNetCore包，此包会在编译的时候，将.proto文件生成对应的服务端grpc服务代码。

.net core需要自己去生成，3.0以后已经在上面的包中集成的生成的功能，只要生成代码就会调用Grpc.Tools和Google.Protobuf去产生对应的cs文件

②创建一个proto文件

syntax = "proto3";
 
option csharp_namespace = "GrpcService";
 
package Hello;
 
service Hello {
  //通过一元方式传输
  rpc SayHello (HelloRequest) returns (HelloReply);
  //通过客户端流的方式传输
  rpc SayHelloClientStream (stream HelloRequest) returns (HelloReply);
  //通过服务端流的方式传输
  rpc SayHelloServerStream (HelloRequest) returns (stream HelloReply);
  //通过双向流的方式传输
  rpc SayHelloStream (stream HelloRequest) returns (stream HelloReply);
}
 
message HelloRequest {
  string name = 1;
}
 
message HelloReply {
  string message = 1;
}

并修改对应的服务端csproj文件，将该proto文件加入到项目中，否则不会生成服务端代码。

<ItemGroup>   
     <Protobuf Include="Hello.proto" GrpcServices="Server" />
</ItemGroup>

③创建一个HelloService类，继承自生成出来的抽象类XXXBase，然后可以重写对应我们声明的方法，以便于提供客户端访问。

注：xxx.xxxBase 可能在继承的时候显示不存在，那是因为没有②之后没有进行编译，编译之后就能生成了。

public class HelloService : Hello.HelloBase
{
    public override Task<HelloReply> SayHello(HelloRequest request, ServerCallContext context)
    {
        return Task.FromResult(new HelloReply
        {
            Message = "Response:" + request.Name
        });
    }
 
    public override async Task<HelloReply> SayHelloClientStream(IAsyncStreamReader<HelloRequest> requestStream, ServerCallContext context)
    {
 
        var current = new HelloRequest();
        while (await requestStream.MoveNext())
        {
            current = requestStream.Current;
        }
 
        var task = new Task<HelloReply>(() =>
        {
            var reply = new HelloReply()
            {
                Message = "Response:" + current.Name
            };
            return reply;
        });
 
        task.Start();
 
        var result = await task;
 
        return result;
    }
 
    public override async Task SayHelloServerStream(HelloRequest request, IServerStreamWriter<HelloReply> responseStream, ServerCallContext context)
    {
        await responseStream.WriteAsync(new HelloReply() { Message = "Response:" + request.Name });
 
    }
 
    public override async Task SayHelloStream(IAsyncStreamReader<HelloRequest> requestStream,
        IServerStreamWriter<HelloReply> responseStream,
        ServerCallContext context)
    {
        while (await requestStream.MoveNext())
        {
            await responseStream.WriteAsync(new HelloReply() { Message = "Response:" + requestStream.Current.Name });
        }
    }
}

④因为是服务端，一旦实现了所有的方法，还需要启动一个gRPC服务器，这样客户端才可以使用服务。

可以采用两种方式来持久化服务，监听端口，处理请求：

a.使用Grpc.Core里面的Server (适用于.net core 3.0以下版本)

b.配置startup.cs中的ConfigureServices添加服务，Configure方法中配置终结点，并且配置对应的Kestrel服务器

第一种方式：

class Program
{
    private static Server _server;
 
    static void Main(string[] args)
    {
        _server = new Server
        {
            Services = { Hello.BindService(new HelloService()) },
            //这里使用的是不安全的方式
            Ports = { new ServerPort("localhost", 50001, ServerCredentials.Insecure) }
        };
        _server.Start();
 
        Console.WriteLine("Listen Port 50001");
        Console.ReadKey();
 
        _server?.ShutdownAsync().Wait();
    }
}

第二种方式：

class Program
{
    static void Main(string[] args)
    {
        #region 使用Kestrel服务器
        CreateHostBuilder(args).Build().Run();
        #endregion
    }
 
    public static IHostBuilder CreateHostBuilder(string[] args) =>
      Host.CreateDefaultBuilder(args)
          .ConfigureWebHostDefaults(webBuilder =>
          {
              webBuilder.ConfigureKestrel(options =>
              {
                    // Setup a HTTP/2 endpoint without TLS.
                    options.ListenLocalhost(50001, o => o.Protocols =
                      HttpProtocols.Http2);
              });
 
              webBuilder.UseStartup<Startup>();
          });
}

Startup.cs

public class Startup
{   
    public void ConfigureServices(IServiceCollection services)
    {
        services.AddGrpc();
    }
 
    // This method gets called by the runtime. Use this method to configure the HTTP request pipeline.
    public void Configure(IApplicationBuilder app, IWebHostEnvironment env)
    {
        if (env.IsDevelopment())
        {
            app.UseDeveloperExceptionPage();
        }
 
        app.UseRouting();
 
        app.UseEndpoints(endpoints =>
        {
            endpoints.MapGrpcService<HelloService>();
 
            endpoints.MapGet("/", async context =>
            {
                await context.Response.WriteAsync("Communication with gRPC endpoints must be made through a gRPC client." +
                    " To learn how to create a client, visit: https://go.microsoft.com/fwlink/?linkid=2086909");
            });
        });
    }
}

3.在GrpcClient中引入如下包

①添加相关的依赖包

Install-Package Grpc.Net.Client

Install-Package Google.Protobuf

Install-Package Grpc.Tools

②添加之后，把服务端的proto文件一样复制一份到客户端，并在csproj下面追加如下的代码，并编译一次：

<ItemGroup>    
    <Protobuf Include="Hello.proto" GrpcServices="Client" />  
</ItemGroup>

③编写客户端调用的具体内容

class Program
{
    static async Task Main(string[] args)
    {
        // This switch must be set before creating the GrpcChannel/HttpClient.
        AppContext.SetSwitch("System.Net.Http.SocketsHttpHandler.Http2UnencryptedSupport", true);
 
        var channel = GrpcChannel.ForAddress("http://localhost:50001");
        var helloClient = new Hello.HelloClient(channel);
 
        //一元调用(同步方法）
        var reply = helloClient.SayHello(new HelloRequest { Name = "一元同步调用" });
        Console.WriteLine($"{reply.Message}");
 
        //一元调用(异步方法）
        var reply2 = helloClient.SayHelloAsync(new HelloRequest { Name = "一元异步调用" }).GetAwaiter().GetResult();
        Console.WriteLine($"{reply2.Message}");
 
        //服务端流
        var reply3 = helloClient.SayHelloServerStream(new HelloRequest { Name = "服务端流" });
        while (await reply3.ResponseStream.MoveNext())
        {
            Console.WriteLine(reply3.ResponseStream.Current.Message);
        }
 
        //客户端流
        using (var call = helloClient.SayHelloClientStream())
        {  
            await call.RequestStream.WriteAsync(new HelloRequest { Name = "客户端流" + i.ToString() });
            await call.RequestStream.CompleteAsync();
            var reply4 = await call;
            Console.WriteLine($"{reply4.Message}");
        }
 
        //双向流
        using (var call = helloClient.SayHelloStream())
        {
            Console.WriteLine("Starting background task to receive messages");
            var readTask = Task.Run(async () =>
            {
                await foreach (var response in call.ResponseStream.ReadAllAsync())
                {
                    Console.WriteLine(response.Message);
                }
            });
             
            for (var i = 0; i < 3; i++)
            {
                await call.RequestStream.WriteAsync(new HelloRequest { Name = "双向流" + i.ToString()});
            }
 
            await call.RequestStream.CompleteAsync();
            await readTask;
        }
        Console.ReadKey();
    }
}

执行：

这里要注意一段代码AppContext.SetSwitch("System.Net.Http.SocketsHttpHandler.Http2UnencryptedSupport", true)，如果不使用这段代码，并且channel当中还是http的话，那么就会出现下面的异常：

到此这篇关于ASP.NET Core中Grpc通信基础的文章就介绍到这了。希望对大家的学习有所帮助，也希望大家多多支持。

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