gRPC چیست و چگونه با سرعت بالا ارتباط بین سرویس ها را ممکن می کند

وقتی سیستم ها بزرگ تر می شوند و سرویس ها باید با سرعت و دقت بالا با هم حرف بزنند، روش های قدیمی کم کم به چالش می خورند. اینجاست که سوال gRPC چیست مطرح می شود. gRPC چیست یک مفهوم صرفا تئوریک نیست، بلکه پاسخی عملی به نیاز ارتباط سریع، امن و مقیاس پذیر بین سرویس هاست. اگر با معماری میکروسرویس یا سیستم های توزیع شده سروکار داری، شناخت gRPC برایت ضروری می شود.

gRPC چیست و از کجا آمده است

gRPC یک فریم ورک ارتباطی متن باز است که توسط گوگل توسعه داده شده. هدف آن ساده است؛ فراهم کردن ارتباط سریع و قابل اعتماد بین سرویس ها، بدون وابستگی به زبان برنامه نویسی. gRPC بر پایه مفهوم Remote Procedure Call کار می کند. یعنی یک سرویس می تواند متدی را روی سرویس دیگر صدا بزند، انگار که همان متد به صورت محلی اجرا می شود. این رویکرد باعث ساده تر شدن توسعه سیستم های توزیع شده می شود.

تفاوت gRPC با ارتباط های سنتی

در روش های سنتی، معمولا داده ها به صورت متن محور و با فرمت هایی مثل JSON منتقل می شوند. این کار ساده است، اما سرعت و کارایی را محدود می کند. gRPC از پیام های باینری استفاده می کند و همین تفاوت، تاثیر بزرگی روی عملکرد دارد. کاهش حجم داده، سرعت بالاتر و مصرف کمتر منابع، از نتایج مستقیم این انتخاب هستند. به همین دلیل gRPC در سیستم هایی که تاخیر اهمیت دارد، انتخاب محبوبی است.

ساختار کلی gRPC چگونه است

معماری gRPC بر پایه قرارداد مشخص بین کلاینت و سرور ساخته شده است. این قرارداد در قالب فایل هایی به نام proto تعریف می شود. در این فایل ها، سرویس ها، متدها و ساختار داده ها مشخص می شوند. بعد از تعریف این قرارداد، ابزارهای gRPC به صورت خودکار کد مورد نیاز را برای زبان های مختلف تولید می کنند. این موضوع خطای انسانی را کم می کند و هماهنگی بین تیم ها را بالا می برد.

Protocol Buffers چیست و چه نقشی دارد

Protocol Buffers یا Protobuf فرمت اصلی داده در gRPC است. این فرمت باینری، سبک و بسیار سریع است. برخلاف JSON که متن محور است، Protobuf داده ها را به شکل فشرده منتقل می کند. نتیجه این کار، کاهش زمان انتقال و پردازش است. علاوه بر این، Protobuf به شدت تایپ شده است و ساختار داده ها از قبل مشخص است. همین موضوع باعث می شود خطاهای ارتباطی کمتر شوند.

نحوه ارتباط کلاینت و سرور در gRPC

در gRPC، کلاینت متدهای تعریف شده در سرویس را صدا می زند. این فراخوانی از طریق HTTP/2 انجام می شود. HTTP/2 امکان ارسال همزمان چند درخواست، مدیریت بهتر اتصال و کاهش تاخیر را فراهم می کند. سرور درخواست را دریافت می کند، متد مربوطه را اجرا می کند و پاسخ را برمی گرداند. این فرآیند برای توسعه دهنده شبیه یک فراخوانی ساده متد است، اما پشت صحنه ارتباطی بسیار بهینه جریان دارد.

انواع مدل های ارتباطی در gRPC

gRPC فقط به یک مدل درخواست و پاسخ محدود نمی شود. این فریم ورک از چند نوع ارتباط پشتیبانی می کند. ارتباط ساده یک به یک، استریم سمت سرور، استریم سمت کلاینت و استریم دوطرفه. این تنوع باعث می شود gRPC برای سناریوهای مختلف مناسب باشد. مثلا در سیستم های بلادرنگ یا ارسال حجم بالای داده، استریم دوطرفه یک مزیت بزرگ محسوب می شود.

مزایای اصلی gRPC

یکی از مهم ترین مزایای gRPC سرعت بالای آن است. استفاده از Protobuf و HTTP/2 باعث شده عملکرد آن نسبت به روش های سنتی بهتر باشد. مزیت دیگر، قرارداد مشخص و تولید خودکار کد است که توسعه را سریع تر و امن تر می کند. پشتیبانی از زبان های مختلف، ارتباط امن و قابلیت استریم از دیگر نقاط قوت gRPC هستند. همه این ویژگی ها کنار هم، آن را به گزینه ای جدی برای معماری های مدرن تبدیل کرده اند.

محدودیت ها و چالش های gRPC

با وجود مزایا، gRPC بدون چالش نیست. خوانایی پیام های باینری برای انسان پایین است و دیباگ کردن آن نسبت به JSON سخت تر است. همچنین استفاده از gRPC در مرورگر به صورت مستقیم محدودیت هایی دارد و معمولا نیاز به ابزارهای واسط دارد. یادگیری مفاهیم اولیه آن هم ممکن است برای تیم های تازه کار کمی زمان بر باشد. به همین دلیل انتخاب gRPC باید آگاهانه انجام شود.

کاربردهای رایج gRPC

gRPC بیشتر در ارتباط بین سرویس ها استفاده می شود. سیستم های مبتنی بر میکروسرویس، اپلیکیشن های با ترافیک بالا، سرویس های داخلی سازمان ها و ارتباط بین بک اند ها از جمله کاربردهای رایج آن هستند. در این فضاها، سرعت، پایداری و قرارداد مشخص اهمیت زیادی دارند. به همین دلیل gRPC در زیرساخت های مدرن جایگاه ویژه ای پیدا کرده است.

gRPC در مقایسه با REST

REST همچنان محبوب است، اما برای همه سناریوها بهترین انتخاب نیست. REST ساده تر و برای ارتباط با مرورگر مناسب تر است. gRPC در مقابل، برای ارتباط داخلی سرویس ها طراحی شده و تمرکز آن روی عملکرد است. انتخاب بین این دو به نیاز پروژه بستگی دارد. در بسیاری از سیستم ها، هر دو کنار هم استفاده می شوند و مکمل یکدیگر هستند.

آینده gRPC در معماری نرم افزار

با رشد معماری های توزیع شده و نیاز به ارتباط سریع تر، gRPC نقش پررنگ تری پیدا می کند. بسیاری از شرکت های بزرگ از آن در زیرساخت های خود استفاده می کنند. هرچند روش های جدید هم در حال ظهور هستند، اما gRPC به دلیل طراحی اصولی و پشتیبانی قوی، همچنان یکی از گزینه های اصلی باقی خواهد ماند.

جمع بندی

gRPC راهکاری مدرن برای ارتباط بین سرویس هاست که تمرکز آن روی سرعت، دقت و مقیاس پذیری است. استفاده از قرارداد مشخص، فرمت باینری و HTTP/2 آن را از روش های سنتی متمایز می کند. اگر بدانی gRPC چیست و در چه شرایطی بهترین عملکرد را دارد، می توانی معماری های بهتری طراحی کنی و از محدودیت های آینده جلوگیری کنی.