I. Giới thiệu
Chào mừng bạn đến với bài viết sâu sắc về gRPC, một công nghệ quan trọng trong lĩnh vực phát triển backend. Dù bạn là một lập trình viên mới vào nghề hay đã có nhiều năm kinh nghiệm, việc nắm vững gRPC là rất cần thiết. Trong bài viết này, mình sẽ giải thích về gRPC, cách hoạt động của nó, và lý do tại sao nó trở thành lựa chọn hàng đầu trong kiến trúc microservices.
II. gRPC là gì?
gRPC (gRPC Remote Procedure Call) là một khung giao tiếp được phát triển bởi Google, cho phép các ứng dụng thực hiện gọi hàm từ xa một cách giống như gọi hàm cục bộ. RPC là viết tắt của Remote Procedure Call, cho phép truyền tải dữ liệu giữa các máy chủ mà không cần phải quản lý phức tạp các vấn đề giao tiếp mạng.
Cơ chế hoạt động của gRPC
Quy trình hoạt động của gRPC diễn ra như sau:
- Client gọi một hàm cục bộ thông qua một stub.
- Stub thực hiện việc đóng gói (marshalling) các tham số để chuẩn bị gửi đi.
- Stub gửi message qua mạng đến server.
- Server nhận message, giải mã (unmarshalling) và thực thi hàm đã được gọi.
- Kết quả được gửi về client theo quy trình tương tự.
Tại sao nên sử dụng gRPC?
Sự phổ biến của gRPC trong hệ thống microservices đến từ nhiều yếu tố, trong đó nổi bật nhất là hiệu suất cao:
- Multiplexing: Cho phép xử lý nhiều request và response đồng thời trên cùng một kết nối TCP.
- Header compression: Giảm overhead bằng cách nén header, giúp tối ưu băng thông.
- Server push: Server có khả năng chủ động gửi tài nguyên tới client mà không cần sự yêu cầu từ phía client.
- Binary framing: Dữ liệu được truyền tải dưới dạng nhị phân, hiệu quả hơn so với định dạng văn bản truyền thống của HTTP/1.1.
Protobuf: Định dạng tối ưu hóa dữ liệu
Thay vì sử dụng JSON để truyền tải dữ liệu, gRPC sử dụng Protocol Buffers (protobuf) - một định dạng nhị phân, giúp giảm đáng kể dung lượng truyền tải và cải thiện hiệu suất từ 3-10 lần so với JSON khi serialize và deserialize dữ liệu.
HTTP/2 và ưu điểm của nó đối với gRPC
gRPC dựa trên giao thức HTTP/2, cho phép giảm thiểu độ trễ và cải thiện throughput. Dưới đây là so sánh nhanh giữa HTTP/1.1 và HTTP/2:
| Bước | HTTP/1.1 | HTTP/2 |
|---|---|---|
| 1. Thiết lập kết nối | Cần kết nối TCP cho mỗi request | Chỉ cần một kết nối TCP duy nhất cho nhiều requests |
| 2. Gửi requests | Gửi tuần tự, mỗi request đợi response | Cho phép multiplexing nhiều requests trên cùng một kết nối |
| 3. Xử lý trên server | Xử lý tuần tự các requests | Xử lý đồng thời nhiều requests trên cùng một kết nối |
| 4. Gửi responses | Responses được gửi tuần tự | Responses có thể gửi không theo thứ tự |
| 5. Xử lý lỗi | Lỗi trong một request ảnh hưởng đến kết nối | Xử lý lỗi độc lập cho từng stream |
| 6. Độ trễ | Độ trễ cao hơn do head-of-line blocking | Giảm đáng kể độ trễ nhờ multiplexing |
| 7. Sử dụng tài nguyên | Tốn nhiều tài nguyên hơn | Sử dụng tài nguyên hiệu quả hơn |
Các loại giao tiếp trong gRPC
gRPC hỗ trợ nhiều loại giao tiếp khác nhau, bao gồm:
- Unary calls: Tương tự như REST API, client gửi một request và nhận được một response duy nhất.
- Server streaming: Client gửi một request và server gửi một chuỗi responses. Hữu ích cho dữ liệu lớn hoặc cập nhật theo thời gian thực.
- Client streaming: Client gửi một chuỗi requests và nhận một response từ server.
- Bi-directional streaming: Cả client và server đều gửi và nhận stream các messages, lý tưởng cho giao tiếp thời gian thực hoặc quy trình phức tạp.
Khi nào nên sử dụng gRPC?
gRPC là lựa chọn tuyệt vời cho:
- Giao tiếp backend-đến-backend: Đặc biệt hiệu quả giữa các data centers hoặc service backend.
- Kiến trúc microservices: Thích hợp cho việc giao tiếp giữa các dịch vụ với hiệu suất cao và độ trễ thấp.
- Ứng dụng thời gian thực: Các ứng dụng chat hoặc game có thể sử dụng khả năng streaming của gRPC để xử lý giao tiếp hiệu quả.
- Hệ thống IoT: Tối ưu hóa việc truyền tải dữ liệu trong các thiết bị giới hạn tài nguyên.
- API Gateways: Chuyển đổi giữa gRPC (backend) và REST/JSON (client), tận dụng ưu điểm của cả hai.
III. Lưu ý khi lựa chọn gRPC
Mặc dù gRPC có nhiều lợi ích nhưng cũng tồn tại một số điểm cần lưu ý:
- Learning curve: Khó khăn hơn so với REST, đòi hỏi kiến thức sâu hơn để sử dụng hiệu quả.
- Debugging: Có thể phức tạp hơn do tính chất dữ liệu nhị phân của protobuf.
- Hỗ trợ trình duyệt: Cần sử dụng gRPC-Web hoặc proxy để tận dụng gRPC trong trình duyệt.
Kết luận
gRPC là một công nghệ mạnh mẽ và hiệu quả, đặc biệt trong kiến trúc microservices và các ứng dụng thực tế đòi hỏi tốc độ cao. Tuy còn một số thách thức, nhưng hiểu rõ và áp dụng đúng gRPC sẽ mang lại nhiều lợi ích trong việc phát triển ứng dụng.
Tham khảo
Tham gia group Discord với hơn 2000 thành viên để cùng thảo luận và thực hiện các dự án lập trình thú vị!
source: viblo
