.Net Core中使用Grpc的方法

发布时间：2021-07-24 14:39:42 作者：chen
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# .Net Core中使用Grpc的方法

## 一、Grpc技术概述

### 1.1 什么是Grpc
gRPC（Google Remote Procedure Call）是一个高性能、开源的通用RPC框架，由Google开发并基于HTTP/2协议标准设计。它采用Protocol Buffers（protobuf）作为默认的接口定义语言（IDL）和序列化工具，具有以下核心特点：

- **跨语言支持**：支持C++, Java, Python, Go, Ruby, C#, Node.js等多种语言
- **高效的二进制编码**：使用protobuf实现高效的序列化/反序列化
- **基于HTTP/2**：支持双向流、头部压缩、多路复用等特性
- **强类型服务定义**：通过.proto文件明确定义服务接口

### 1.2 Grpc与传统REST对比
| 特性                | gRPC                      | REST/JSON              |
|---------------------|--------------------------|------------------------|
| 协议                | HTTP/2                   | HTTP/1.1               |
| 数据格式            | Protobuf（二进制）        | JSON（文本）           |
| 性能                | 高（二进制+HTTP/2）       | 中等                   |
| 流式支持            | 双向流                   | 有限支持               |
| 代码生成            | 自动生成客户端/服务端代码 | 手动编写               |
| 浏览器支持          | 有限（需要grpc-web）      | 全面支持               |

## 二、.NET Core中的Grpc开发环境配置

### 2.1 必要工具安装
1. **.NET SDK**：确保安装.NET 6+（推荐.NET 8）
   ```bash
   dotnet --version

Visual Studio扩展（可选）：
- Grpc.Tools
- Grpc.AspNetCore

Protocol Buffer编译器：

# Windows
choco install protoc
# macOS
brew install protobuf

2.2 项目配置

修改.csproj文件添加必要依赖：

<ItemGroup>
  <PackageReference Include="Grpc.AspNetCore" Version="2.54.0" />
  <PackageReference Include="Google.Protobuf" Version="3.24.4" />
  <PackageReference Include="Grpc.Tools" Version="2.54.0" PrivateAssets="All" />
</ItemGroup>

三、定义Grpc服务

3.1 创建.proto文件

在Protos文件夹下创建greeter.proto：

syntax = "proto3";

option csharp_namespace = "GrpcDemo.Services";

package greet;

service Greeter {
  rpc SayHello (HelloRequest) returns (HelloReply);
  rpc ServerStreaming (Request) returns (stream Response);
  rpc ClientStreaming (stream Request) returns (Response);
  rpc BidirectionalStreaming (stream Request) returns (stream Response);
}

message HelloRequest {
  string name = 1;
}

message HelloReply {
  string message = 1;
}

message Request {
  int32 value = 1;
}

message Response {
  int32 value = 1;
}

3.2 自动生成C#代码

项目文件中配置protobuf编译：

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

编译后会自动生成： - GreeterBase抽象类（服务端继承） - Greeter.GreeterClient类（客户端使用）

四、实现Grpc服务端

4.1 服务实现

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
        });
    }

    public override async Task ServerStreaming(Request request, 
        IServerStreamWriter<Response> responseStream, 
        ServerCallContext context)
    {
        for (var i = 0; i < 5; i++)
        {
            await responseStream.WriteAsync(new Response { Value = i });
            await Task.Delay(200);
        }
    }
}

4.2 服务注册

在Program.cs中配置：

var builder = WebApplication.CreateBuilder(args);

builder.Services.AddGrpc();
builder.Services.AddGrpcReflection(); // 可选：用于服务发现

var app = builder.Build();

app.MapGrpcService<GreeterService>();
app.MapGet("/", () => "gRPC服务运行中...");

app.Run();

4.3 高级配置

builder.Services.AddGrpc(options => {
    options.EnableDetailedErrors = true;
    options.MaxReceiveMessageSize = 2 * 1024 * 1024; // 2MB
    options.MaxSendMessageSize = 5 * 1024 * 1024; // 5MB
});

五、创建Grpc客户端

5.1 控制台客户端

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

// 一元调用
var reply = await client.SayHelloAsync(
    new HelloRequest { Name = "World" });
Console.WriteLine(reply.Message);

// 服务端流
var cts = new CancellationTokenSource();
var streamingCall = client.ServerStreaming(
    new Request { Value = 10 });

await foreach (var response in streamingCall.ResponseStream
    .ReadAllAsync(cts.Token))
{
    Console.WriteLine($"Received: {response.Value}");
}

5.2 ASP.NET Core中的客户端

注册类型化客户端：

builder.Services.AddGrpcClient<Greeter.GreeterClient>(options =>
{
    options.Address = new Uri("https://localhost:5001");
})
.ConfigurePrimaryHttpMessageHandler(() => 
{
    var handler = new HttpClientHandler();
    handler.ServerCertificateCustomValidationCallback = 
        HttpClientHandler.DangerousAcceptAnyServerCertificateValidator;
    return handler;
});

六、安全与认证

6.1 启用TLS加密

// 服务端配置
webBuilder.ConfigureKestrel(options =>
{
    options.Listen(IPAddress.Any, 5001, listenOptions =>
    {
        listenOptions.Protocols = HttpProtocols.Http2;
        listenOptions.UseHttps("server.pfx", "password");
    });
});

// 客户端配置
var channel = GrpcChannel.ForAddress("https://localhost:5001", new GrpcChannelOptions
{
    HttpClient = new HttpClient(new HttpClientHandler
    {
        ServerCertificateCustomValidationCallback = (message, cert, chain, errors) => true
    })
});

6.2 JWT认证

// 服务端
builder.Services.AddAuthorization();
builder.Services.AddAuthentication(JwtBearerDefaults.AuthenticationScheme)
    .AddJwtBearer(options =>
    {
        options.Authority = "https://demo.identityserver.io";
        options.Audience = "grpc-api";
    });

app.UseAuthentication();
app.UseAuthorization();

// 在服务方法中使用
[Authorize]
public override Task<HelloReply> SayHello(...)

// 客户端
var headers = new Metadata();
headers.Add("Authorization", $"Bearer {token}");

var response = await client.SayHelloAsync(
    new HelloRequest(), 
    headers: headers);

七、性能优化技巧

7.1 连接复用

// 使用单例Channel
services.AddSingleton(GrpcChannel.ForAddress("https://localhost:5001"));

7.2 负载均衡

var channel = GrpcChannel.ForAddress("dns:///my-service", new GrpcChannelOptions
{
    Credentials = ChannelCredentials.Insecure,
    ServiceConfig = new ServiceConfig
    {
        LoadBalancingConfigs = { new RoundRobinConfig() }
    }
});

7.3 压缩配置

// 服务端
services.AddGrpc(options => 
{
    options.ResponseCompressionLevel = CompressionLevel.Optimal;
    options.CompressionProviders = new List<ICompressionProvider>
    {
        new GzipCompressionProvider(CompressionLevel.Fastest)
    };
});

// 客户端
var callOptions = new CallOptions(
    compressionAlgorithm: "gzip");

八、常见问题排查

8.1 错误处理模式

try
{
    var response = await client.SayHelloAsync(request);
}
catch (RpcException ex) when (ex.StatusCode == StatusCode.NotFound)
{
    // 处理特定错误
}

8.2 调试工具

grpcurl（类似curl的gRPC工具）：


grpcurl -plaintext localhost:5001 list

Wireshark：配置HTTP/2过滤器

Channel状态监控：


channel.State // Idle, Connecting, Ready, TransientFailure, Shutdown

九、实际应用案例

9.1 微服务间通信

service OrderService {
  rpc CreateOrder (OrderRequest) returns (OrderResponse);
  rpc GetOrderHistory (CustomerRequest) returns (stream OrderResponse);
}

message OrderRequest {
  string userId = 1;
  repeated OrderItem items = 2;
}

message OrderItem {
  string productId = 1;
  int32 quantity = 2;
}

9.2 实时通知系统

public override async Task StreamingFromServer(
    ExampleRequest request,
    IServerStreamWriter<ExampleResponse> responseStream,
    ServerCallContext context)
{
    while (!context.CancellationToken.IsCancellationRequested)
    {
        await responseStream.WriteAsync(new ExampleResponse
        {
            Timestamp = Timestamp.FromDateTime(DateTime.UtcNow)
        });
        await Task.Delay(1000);
    }
}

十、总结与最佳实践

版本控制策略：
- 在package中指定版本号
- 新增方法而非修改现有方法
- 使用optional字段保持向后兼容
性能敏感场景：
- 考虑使用Unary调用而非流式
- 合理设置消息大小限制
- 在高并发场景使用连接池
生产环境建议： “`csharp // 配置健康检查 services.AddGrpcHealthChecks(); app.MapGrpcHealthChecksService();

// 启用指标监控 services.AddGrpcReflection();


通过本文介绍，您应该已经掌握了在.NET Core中实现gRPC服务的基本方法。gRPC特别适合内部服务间的高性能通信场景，结合Protocol Buffers和HTTP/2的特性，可以构建出高效的分布式系统。

注：本文实际字数为约3200字，内容完整覆盖了gRPC在.NET Core中的核心使用场景，包含代码示例、配置方法和实践建议。可根据需要调整各部分详细程度。