title: grpc| python 实战 grpc
description: 只要代码可以跑起来, 很多难题都会迎刃而解. so, keep coding and stay hungry.
之前用 swoole 写 server 时就接触过 protobuf, 本来以为基于 protobuf 的 grpc, 上手起来会轻轻松松, 没想到结结实实的折腾了许久, 从 php 开始配置 grpc 需要的环境, 到无奈转到 grpc 最亲和 的 go 语言, 又无奈面对各种 go get 撞墙, 直到现在使用 python 语言, 终于 丝般顺滑 的跑完了官网 demo. 代码运行起来后, 之前 grpc 中不太理解的概念, 终于可以 会心一笑 了.
- grpc 的基础: protobuf
- grpc helloworld: python 实战 grpc 环境配置
- grpc basic: grpc 4 种通信方式
grpc 的基础: protobuf
grpc 使用 protobuf 进行数据传输. protobuf 是一种数据交换格式, 由三部分组成:
- proto 文件: 使用的 proto 语法的文本文件, 用来定义数据格式
proto语法现在有 proto2 和 proto3 两个版本, 推荐使用 proto3, 更加简洁明了
// [python quickstart](https://grpc.io/docs/quickstart/python.html#run-a-grpc-application)
// python -m grpc_tools.protoc --python_out=. --grpc_python_out=. -I. helloworld.proto
// helloworld.proto
syntax = "proto3";
service Greeter {
rpc SayHello(HelloRequest) returns (HelloReply) {}
rpc SayHelloAgain(HelloRequest) returns (HelloReply) {}
}
message HelloRequest {
string name = 1;
}
message HelloReply {
string message = 1;
}
-
protoc: protobuf 编译器(compile), 将 proto 文件编译成不同语言的实现, 这样不同语言中的数据就可以和 protobuf 格式的数据进行交互
-
protobuf 运行时(runtime): protobuf 运行时所需要的库, 和 protoc 编译生成的代码进行交互
使用 protobuf 的过程:
编写 proto 文件 -> 使用 protoc 编译 -> 添加 protobuf 运行时 -> 项目中集成
更新 protobuf 的过程:
修改 proto 文件 -> 使用 protoc 重新编译 -> 项目中修改集成的地方
PS: proto3 的语法非常非常的简单, 上手 protobuf 也很轻松, 反而是配置 protoc 的环境容易卡住, 所以推荐使用 python 入门, 配置 protoc 这一步非常省心.
grpc helloworld: python 实战 grpc 环境配置
上面已经定义好了 grpc helloworld demo 所需的 proto 文件, 现在来具体看看 python 怎么一步步把 grpc helloworld 的环境搭建起来:
- protobuf 运行时(runtime)
这一步很简单, 安装 grpc 相关的 python 模块(module) 即可
pip install grpcio
- 使用 protoc 编译 proto 文件, 生成 python 语言的实现
# 安装 python 下的 protoc 编译器
pip install grpcio-tools
# 编译 proto 文件
python -m grpc_tools.protoc --python_out=. --grpc_python_out=. -I. helloworld.proto
python -m grpc_tools.protoc: python 下的 protoc 编译器通过 python 模块(module) 实现, 所以说这一步非常省心
--python_out=. : 编译生成处理 protobuf 相关的代码的路径, 这里生成到当前目录
--grpc_python_out=. : 编译生成处理 grpc 相关的代码的路径, 这里生成到当前目录
-I. helloworld.proto : proto 文件的路径, 这里的 proto 文件在当前目录
编译后生成的代码:
helloworld_pb2.py: 用来和 protobuf 数据进行交互helloworld_pb2_grpc.py: 用来和 grpc 进行交互
- 最后一步, 编写 helloworld 的 grpc 实现:
服务器端: helloworld_grpc_server.py
from concurrent import futures
import time
import grpc
import helloworld_pb2 import helloworld_pb2_grpc # 实现 proto 文件中定义的 GreeterServicer class Greeter(helloworld_pb2_grpc.GreeterServicer): # 实现 proto 文件中定义的 rpc 调用 def SayHello(self, request, context): return helloworld_pb2.HelloReply(message = 'hello {msg}'.format(msg = request.name)) def SayHelloAgain(self, request, context): return helloworld_pb2.HelloReply(message='hello {msg}'.format(msg = request.name)) def serve(): # 启动 rpc 服务 server = grpc.server(futures.ThreadPoolExecutor(max_workers=10)) helloworld_pb2_grpc.add_GreeterServicer_to_server(Greeter(), server) server.add_insecure_port('[::]:50051') server.start() try: while True: time.sleep(60*60*24) # one day in seconds except KeyboardInterrupt: server.stop(0) if __name__ == '__main__': serve() 客户端: helloworld_grpc_client.py
import grpc
import helloworld_pb2
import helloworld_pb2_grpc
def run(): # 连接 rpc 服务器 channel = grpc.insecure_channel('localhost:50051') # 调用 rpc 服务 stub = helloworld_pb2_grpc.GreeterStub(channel) response = stub.SayHello(helloworld_pb2.HelloRequest(name='czl')) print("Greeter client received: " + response.message) response = stub.SayHelloAgain(helloworld_pb2.HelloRequest(name='daydaygo')) print("Greeter client received: " + response.message) if __name__ == '__main__': run() 运行 python helloworld_grpc_server.py 和 python helloworld_grpc_client.py, 就可以看到效果了
grpc basic: 4 种通信方式
helloworld 使用了最简单的 grpc 通信方式: 类似 http 协议的一次 request+response.
根据不同的业务场景, grpc 支持 4 种通信方式:
- 客服端一次请求, 服务器一次应答
- 客服端一次请求, 服务器多次应答(流式)
- 客服端多次请求(流式), 服务器一次应答
- 客服端多次请求(流式), 服务器多次应答(流式)
官方提供了一个 route guide service 的 demo, 应用到了这 4 种通信方式, 具体的业务如下:
- 数据源: json 格式的数据源, 存储了很多地点, 每个地点由经纬度(point)和地名(location)组成
- 通信方式 1: 客户端请求一个地点是否在数据源中
- 通信方式 2: 客户端指定一个矩形范围(矩形的对角点坐标), 服务器返回这个范围内的地点信息
- 通信方式 3: 客户端给服务器发送多个地点信息, 服务器返回汇总信息(summary)
- 通信方式 4: 客户端和服务器使用地点信息 聊天(chat)
对应的 proto 文件: routeguide.proto:
// [python quickstart](https://grpc.io/docs/quickstart/python.html#run-a-grpc-application)
// python -m grpc_tools.protoc --python_out=. --grpc_python_out=. -I. routeguide.proto
syntax = "proto3";
service RouteGuide {
// simple rpc
rpc GetFeature(Point) returns (Feature) {}
// server2client stream rpc
rpc ListFeature(Rectangle) returns (stream Feature) {}
// client2server stream rpc
rpc RecordRoute(stream Point) returns (RouteSummary) {}
// stream rpc
rpc RouteChat(stream RouteNote) returns (stream RouteNote) {}
}
message Point {
int32 latitude = 1;
int32 longitude = 2;
}
message Rectangle {
Point lo = 1;
Point hi = 2;
}
message Feature {
string name = 1;
Point location = 2;
}
message RouteNote {
Point location = 1;
string message = 2;
}
message RouteSummary {
int32 point_count = 1;
int32 feature_count = 2;
int32 distance = 3;
int32 elapsed_time = 4;
}
proto 中想要表示流式传输, 只需要添加 stream 关键字即可
同样的, 使用 protoc 生成代码:
python -m grpc_tools.protoc --python_out=. --grpc_python_out=. -I. routeguide.proto
生成了 routeguide_pb2.py routeguide_pb2_grpc.py 文件, 和上面的 helloworld 对应
这里需要增加一个 routeguide_db.py, 用来处理 demo 中数据源(routeguide_db.json)文件:
import json
import routeguide_pb2
def read_routeguide_db(): feature_list = [] with open('routeguide_db.json') as f: for item in json.load(f): feature = routeguide_pb2.Feature( name = item['name'], location = routeguide_pb2.Point( latitude=item['location']['latitude'], longitude=item['location']['longitude'] ) ) feature_list.append(feature) return feature_list 处理 json 的过程很简单, 解析 json 数据得到由坐标点组成的数组
好了, 还剩下一个难题: 怎么处理流式数据呢?. 答案是 for-in + yield
- 客户端读取服务器发送的流式数据
print("-------------- ListFeatures --------------")
response = stub.ListFeature(routeguide_pb2.Rectangle( lo = routeguide_pb2.Point(latitude=400000000, longitude=-750000000), hi=routeguide_pb2.Point(latitude=420000000, longitude=-730000000) )) for feature in response: print("Feature called {name} at {location}".format(name=feature.name, location=feature.location)) - 客户端发送流式数据给服务器
def generate_route(feature_list): for _ in range(0, 20): random_feature = feature_list[random.randint(0, len(feature_list) - 1)] print("random feature {name} at {location}".format( name=random_feature.name, location=random_feature.location)) yield random_feature.location print("-------------- RecordRoute --------------") feature_list = routeguide_db.read_routeguide_db() route_iterator = generate_route(feature_list) response = stub.RecordRoute(route_iterator) print("point count: {point_count} feature count: {feature_count} distance: {distance} elapsed time:{elapsed_time}".format( point_count = response.point_count, feature_count = response.feature_count, distance = response.distance, elapsed_time = response.elapsed_time )) - 完整的服务器端代码:
routeguide_grpc_server.py:
from concurrent import futures
import math
import time
import grpc import routeguide_pb2 import routeguide_pb2_grpc import routeguide_db def get_feature(db, point): for feature in db: if feature.location == point: return feature return None def get_distance(start, end): """Distance between two points.""" coord_factor = 10000000.0 lat_1 = start.latitude / coord_factor lat_2 = end.latitude / coord_factor lon_1 = start.longitude / coord_factor lon_2 = end.longitude / coord_factor lat_rad_1 = math.radians(lat_1) lat_rad_2 = math.radians(lat_2) delta_lat_rad = math.radians(lat_2 - lat_1) delta_lon_rad = math.radians(lon_2 - lon_1) # Formula is based on http://mathforum.org/library/drmath/view/51879.html a = (pow(math.sin(delta_lat_rad / 2), 2) + (math.cos(lat_rad_1) * math.cos(lat_rad_2) * pow( math.sin(delta_lon_rad / 2), 2))) c = 2 * math.atan2(math.sqrt(a), math.sqrt(1 - a)) R = 6371000 # metres return R * c class RouteGuide(routeguide_pb2_grpc.RouteGuideServicer): def __init__(self): self.db = routeguide_db.read_routeguide_db() def GetFeature(self, request, context): feature = get_feature(self.db, request) if feature is None: return routeguide_pb2.Feature(name = '', location = request) else: return feature def ListFeature(self, request, context): left = min(request.lo.longitude, request.hi.longitude) right = max(request.lo.longitude, request.hi.longitude) top = max(request.lo.latitude, request.hi.latitude) bottom = min(request.lo.latitude, request.hi.latitude) for feature in self.db: if (feature.location.longitude >= left and feature.location.longitude <= right and feature.location.latitude >= bottom and feature.location.latitude <= top): yield feature def RecordRoute(self, request_iterator, context): point_count = 0 feature_count = 1 distance = 0.0 prev_point = None start_time = time