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唐山，简称“唐”，河北省地级市，构建开放型经济新体制综合试点地区 [1]  。位于河北省东部、华北平原东北部，南临渤海，北依燕山，毗邻京津，地处华北与东北通道的咽喉要地，总面积为13472平方千米，是中国（唐山）跨境电子商务综合试验区 [2]  、中国（河北）自由贸易试验区组成部分。 [3-4] 

唐山因唐太宗李世民东征高句丽驻跸而得名，素有“北方瓷都”之称。这里诞生了中国第一座机械化采煤矿井、第一条标准轨距铁路、第一台蒸汽机车、第一桶机制水泥。唐山是中国评剧的发源地，素有“冀东三支花”之称的皮影、评剧、乐亭大鼓，为国家级非物质文化遗产。

2019年，唐山市下辖7个市辖区、3个县级市、4个县 [5]  ，常住人口796.4万人，地区生产总值6890.0亿元，其中，第一产业增加值531.2亿元，第二产业增加值3613.3亿元，第三产业增加值2745.5亿元，三次产业增加值结构为7.7：52.4：39.9。按常住人口计算，全年人均地区生产总值86667元（按年平均汇率折合12563美元）。

现代软件应用程序很少是孤立运行的，相反，它们会通过计算机网络连接在一起，并且以互相传递消息的方式进行通信和协调。因此，现代软件系统是分布式软件应用程序的集合，这些应用程序在不同的网络位置运行，并且运用不同的通信协议在彼此间传递消息。例如，一个在线零售软件系统会由多个分布式应用程序组成，如订单管理应用程序、商品目录应用程序和数据库等。为了实现在线零售系统的业务功能，这些分布式应用程序需要相互连接。

　微服务架构

微服务架构将软件应用程序构建为一组独立、自治（独立开发、部署和扩展）、松耦合、面向业务能力 1 的服务 2。

1业务能力有别于业务功能。“能力”一词更强调软件系统所具有的能力，而不仅仅是完成指定的任务。——译者注

2参见卡山 • 因德拉西里等人所著的 Microservices for the Enterprise。

随着微服务架构和云原生架构的出现，为多种业务能力所构建的传统软件系统被进一步拆分为一组细粒度、自治和面向业务能力的实体，也就是微服务。因此，基于微服务的软件系统也需要借助进程间（或服务间、应用程序间）通信技术，将这些微服务通过网络连接起来。比如，对于一个采用微服务架构实现的在线零售系统，我们会发现它有多个互相连接的微服务，如订单管理、搜索、结账、配送等。与传统应用程序不同，微服务的细粒度特性使得网络通信连接的数量陡增。因此，不管采用哪种架构风格（传统架构或微服务架构），进程间通信技术都是现代分布式软件应用程序的重要组成部分。

进程间通信通常会采用消息传递的方式来实现，要么是同步的请求–响应风格，要么是异步的事件驱动风格。在同步通信风格中，客户端进程通过网络发送请求消息到服务器进程，并等待响应消息。在异步的事件驱动风格中，进程间会通过异步消息传递进行通信，这个过程会用到一个中介，也就是事件代理（event broker）。我们可以根据业务场景，选择希望实现的通信模式。

当为现代云原生应用程序和微服务实现同步的请求–响应风格的通信时，最常见和最传统的方式就是将它们构建为 RESTful 服务。也就是说，将应用程序或服务建模为一组资源，这些资源可以通过 HTTP 的网络调用进行访问和状态变更。但是，对大多数使用场景来说，使用 RESTful 服务来实现进程间通信显得过于笨重、低效并且易于出错。我们通常需要扩展性强、松耦合的进程间通信技术，该技术比 RESTful 服务更高效。这也就是 gRPC 的优势所在，gRPC 是构建分布式应用程序和微服务的现代进程间通信风格（本章稍后会对比 gRPC 和 RESTful 服务）。gRPC 主要采用同步的请求–响应风格进行通信，但在建立初始连接后，它完全可以以异步模式或流模式进行操作。

本章将介绍 gRPC 的定义以及发明这项进程间通信协议的主要动机，其间会借助一些实际的应用场景来深入探讨 gRPC 的核心构成要素。另外，本章还涉及进程间通信技术本身及其演化过程，熟悉这一点非常重要，有助于理解 gRPC 试图解决的关键问题。本章将逐一介绍这些技术，并对它们进行对比。下面先来看一下 gRPC 的定义。

1.1　gRPC的定义

gRPC3 是一项进程间通信技术，可以用来连接、调用、操作和调试分布式异构应用程序。就像调用本地函数一样，整个过程操作起来很简单。

3在每个 gRPC 发布版本中，字母 g 的含义都不同。比如 1.1 版本的 g 代表 good（优秀），1.2 版本的 g 代表 green（绿色）。——译者注

在开发 gRPC 应用程序时，先要定义服务接口，其中应包含如下信息：消费者消费服务的方式、消费者能够远程调用的方法以及调用这些方法所使用的参数和消息格式等。在服务定义中所使用的语言叫作接口定义语言（interface definition language，IDL）。

借助服务定义，可以生成服务器端代码，也就是服务器端骨架 4，它通过提供低层级的通信抽象简化了服务器端的逻辑。同时，还可以生成客户端代码，也就是客户端存根，它使用抽象简化了客户端的通信，为不同的编程语言隐藏了低层级的通信。就像调用本地函数那样，客户端能够远程调用我们在服务接口定义中所指定的方法。底层的 gRPC 框架处理所有的复杂工作，通常包括确保严格的服务契约、数据序列化、网络通信、认证、访问控制、可观察性等。

4这里的“骨架”和“存根”都是代理。服务器端代理叫作“骨架”（skeleton），客户端代理叫作“存根”（stub）。——编者注

为了理解 gRPC 的基本概念，我们来看一个使用 gRPC 实现微服务的实际场景。假设我们正在构建一个在线零售应用程序，该应用程序由多个微服务组成。如图 1-1 所示，假设我们要构建一个微服务来展现在线零售应用程序中可售商品的详情（第 2 章会从零开始构建该场景）。将 ProductInfo 服务建模为 gRPC 服务，通过网络对外暴露。

图 1-1：基于 gRPC 的微服务及其消费者

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