ASP.NET Core 3.0 gRPC 双向流

一.前言

在前一文《

二. 什么是 gRPC 流

gRPC 有四种服务类型，分别是：简单 RPC（Unary RPC）、服务端流式 RPC （Server streaming RPC）、客户端流式 RPC （Client streaming RPC）、双向流式 RPC（Bi-directional streaming RPC）。它们主要有以下特点：

简单 RPC	一般的rpc调用，传入一个请求对象，返回一个返回对象
服务端流式 RPC	传入一个请求对象，服务端可以返回多个结果对象
客户端流式 RPC	客户端传入多个请求对象，服务端返回一个结果对象
双向流式 RPC	结合客户端流式RPC和服务端流式RPC，可以传入多个请求对象，返回多个结果对象

三.为什么 gRPC 支持流

gRPC 通信是基于 HTTP/2 实现的，它的双向流映射到 HTTP/2 流。HTTP/2 具有流的概念，流是为了实现HTTP/2的多路复用。流是服务器和客户端在HTTP/2连接内用于交换帧数据的独立双向序列，逻辑上可看做一个较为完整的交互处理单元，即表达一次完整的资源请求、响应数据交换流程；一个业务处理单元，在一个流内进行处理完毕，这个流生命周期完结。

特点如下：

一个HTTP/2连接可同时保持多个打开的流，任一端点交换帧
流可被客户端或服务器单独或共享创建和使用
流可被任一端关闭
在流内发送和接收数据都要按照顺序
流的标识符自然数表示，1~2^31-1区间，有创建流的终端分配
流与流之间逻辑上是并行、独立存在

摘自 HTTP/2笔记之流和多路复用 by 聂永

四.gRPC中使用双向流调用

我们在前文中编写的RPC属于简单RPC，没有包含流调用，下面直接讲一下双向流，根据第二小节列举的四种服务类型，如果我们掌握了简单RPC和双向流RPC，那么服务端流式 RPC和客户端流式 RPC自然也就没有问题了。

这里我们继续使用前文的代码，要实现的目标是一次给多个猫洗澡。

① 首先在 LuCat.proto 定义两个rpc，一个 Count 用于统计猫的数量，一个双向流 RPC BathTheCat 用于给猫洗澡

syntax = "proto3";option csharp_namespace = "AspNetCoregRpcService";import "google/protobuf/empty.proto";
package LuCat;service LuCat{rpc BathTheCat(stream BathTheCatReq) returns ( stream BathTheCatResp);rpc Count(google.protobuf.Empty) returns (CountCatResult);
}message SuckingCatResult{string message=1;
}
message BathTheCatReq{int32 id=1;
}
message BathTheCatResp{string message=1;
}
message CountCatResult{int32 Count=1;
}

② 添加服务的实现

这里安利下Resharper，非常方便

640?wx_fmt=gif

private readonly ILogger<LuCatService> _logger;
private static readonly List<string> Cats=new List<string>(){"英短银渐层","英短金渐层","美短","蓝猫","狸花猫","橘猫"};
private static readonly Random Rand=new Random(DateTime.Now.Millisecond);public LuCatService(ILogger<LuCatService> logger)
{_logger = logger;
}public override async Task BathTheCat(IAsyncStreamReader<BathTheCatReq> requestStream, IServerStreamWriter<BathTheCatResp> responseStream, ServerCallContext context)
{var bathQueue=new Queue<int>();while (await requestStream.MoveNext()){bathQueue.Enqueue(requestStream.Current.Id);_logger.LogInformation($"Cat {requestStream.Current.Id} Enqueue.");}while (bathQueue.TryDequeue(out var catId)){await responseStream.WriteAsync(new BathTheCatResp() { Message = $"铲屎的成功给一只{Cats[catId]}洗了澡！" });await Task.Delay(500);}
}public override Task<CountCatResult> Count(Empty request, ServerCallContext context)
{return Task.FromResult(new CountCatResult(){Count = Cats.Count});
}

BathTheCat 方法会接收多个客户端发来的CatId，然后将他们加入队列中，等客户端发送完成后开始依次洗澡并返回给客户端。

③ 客户端实现

随机发送10个猫Id给服务端，然后接收10个洗澡结果。

var channel = GrpcChannel.ForAddress("https://localhost:5001");
var catClient = new LuCat.LuCatClient(channel);var catCount = await catClient.CountAsync(new Empty());
Console.WriteLine($"一共{catCount.Count}只猫。");
var rand = new Random(DateTime.Now.Millisecond);var bathCat = catClient.BathTheCat();var bathCatRespTask = Task.Run(async() =>
{await foreach (var resp in bathCat.ResponseStream.ReadAllAsync()){Console.WriteLine(resp.Message);}
});for (int i = 0; i < 10; i++)
{await bathCat.RequestStream.WriteAsync(new BathTheCatReq() {Id = rand.Next(0, catCount.Count)});
}await bathCat.RequestStream.CompleteAsync();
Console.WriteLine("客户端已发送完10个需要洗澡的猫id");
Console.WriteLine("接收洗澡结果：");await bathCatRespTask;Console.WriteLine("洗澡完毕");

④ 运行

640?wx_fmt=gif

可以看到双向流调用成功，客户端发送了10个猫洗澡请求对象，服务端返回了10个猫洗澡结果对象。且是实时推送的，这就是 gRPC 的双向流调用。

这里大家可以自行改进来演变成客户端流式或者服务端流式调用。客户端发送一个猫Id列表，然后服务端返回每个猫洗澡结果，这就是服务端流式调用。客户端依次发送猫Id，然后服务端一次性返回所有猫的洗澡结果（给所有猫洗澡看做是一个业务，返回这个业务的结果），就是客户端流式调用。这里我就不再演示了。

五.流控制

gRPC 的流式调用支持对流进行主动取消的控制，进而可以衍生出流超时限制等控制。

在流式调用是，可以传一个 CancellationToken 参数，它就是我们用来对流进行取消控制的：

640?wx_fmt=png

改造一下我们在第四小节的代码:

① 客户端

var cts = new CancellationTokenSource();cts.CancelAfter(TimeSpan.FromSeconds(2.5));
var bathCat = catClient.BathTheCat(cancellationToken: cts.Token);var bathCatRespTask = Task.Run(async() =>
{try{await foreach (var resp in bathCat.ResponseStream.ReadAllAsync()){Console.WriteLine(resp.Message);}}catch (RpcException ex) when (ex.StatusCode == StatusCode.Cancelled){Console.WriteLine("Stream cancelled.");}
});

② 服务端


while (!context.CancellationToken.IsCancellationRequested && bathQueue.TryDequeue(out var catId))
{_logger.LogInformation($"Cat {catId} Dequeue.");await responseStream.WriteAsync(new BathTheCatResp() { Message = $"铲屎的成功给一只{Cats[catId]}洗了澡！" });await Task.Delay(500);
}

③ 运行

640?wx_fmt=gif