「gRPCの特徴と実装例の紹介」

• 高速で軽量な通信
  gRPCのProtocol Buffersはバイナリ形式のため、WCFのXMLベースの通信よりも高速でデータ量も少なく通信を行うことができます。 その結果、アプリの反応速度やサーバーの負担、通信コストの面でパフォーマンスが向上します。
  
  
• クロスプラットフォーム対応
  gRPCはWindows以外のLinuxやmacOSなど複数のOSに対応しており、共通のAPIと通信様式に基づいて実装できます。 これにより、異なるOS上で動作するアプリケーション同士でも通信を行うことができます。
  
  
• コードの自動生成
  .protoファイルからクライアントとサーバー両方のコードが自動生成されます。 クライアントとサーバーが同じ.protoファイルをもとにコードを生成するため、関数名などの定義が常に一致し、通信時の不整合によるバグを防ぐことができます。 またAPIの仕様が変更されても、.protoファイルを更新するだけで関連するコードが一貫して更新されるためメンテナンスを効率的に行うことが可能です。
  
  
• 多言語対応
  .protoファイルから複数の開発言語向けにコードを自動生成できます。また、サーバーとクライアントが異なる言語でも問題なく通信が可能です。 例えばサーバーがC#で、クライアントがPythonで書かれていても通信を行うことができます。
  
  
• リアルタイムの通信
  gRPCでは、ストリーミング通信ができるので、クライアントとサーバーがリアルタイムでデータをやり取りができます。 今回ご紹介するサンプルでは、クライアントからのリクエストに対してサーバーが単一のレスポンスを返す形式ですが、 クライアント・サーバーの双方向のデータの送信や連続したデータの送信を行うことも可能です。

• HTTP/2の制約
  WCFは複数の通信プロトコルに対応していましたが、gRPCはHTTP/2に依存しているため、一部の古い環境やプロキシでは動作しないことがあります。
  
  
• ブラウザからの呼び出し
  gRPCはHTTP/2という通信方式とProtocol Buffersを使用しているため、通常のブラウザではそのまま使うことができません。 そのためブラウザから直接利用する場合は別の方法(gRPC-Web + プロキシ(Envoy))を使う必要があります。

gRPCサービスを利用する場合、クライアントアプリとサーバーアプリで同一の.protoファイルを共有する必要があります。
.protoファイルにはバージョンの定義やRPCメソッドなどを記述します。.protoファイルで定義できるデータ型は下記の表のとおりです。

表1. .protoファイルで定義可能なデータ型

.protoファイルのサンプルは下記の通りです。

・.protoファイルのサンプル

syntax = "proto3";

option csharp_namespace = "MessageService";

// -------------------------------------------------------------
// RPCメソッド定義
service MessageService {
	// 挨拶取得
	rpc SendMessageResponse(Request_Message) returns (Response_Message);
}

// -------------------------------------------------------------
// 挨拶リクエストメッセージ

// 要求種別コード
enum RequestCode{
	Morning = 0;
	Afternoon = 1;
	Evening = 2;
}

// 挨拶リクエストメッセージ
message Request_Message{
	// 要求種別コード
	RequestCode Req_Code = 1;
}

// -------------------------------------------------------------
// 挨拶レスポンスメッセージ
message Response_Message{
	// 挨拶メッセージ
	string Res_Message = 1;
}

サーバーとなるアプリの設定はパッケージのインストール、.protoファイルの設定、サーバーコードの作成の3点を行います。

3-2-1. パッケージインストール

3-2-2. .protoファイル設定

<ItemGroup>
	<Protobuf Include=”Protos\*.proto” GrpcServices=”Server” />
</ItemGroup>

3-2-3. サーバーコード作成

// 自動生成されたクラスを継承して、サーバー側処理内容を実装
public class ServiceIF : MessageService.MessageServiceBase
{ 
    public override Task<Response_Message> SendMessageResponse(Request_Message request, ServerCallContext context)
    {
       // 処理結果の生成
       var response = new Response_Message();

       if (request.ReqCode == RequestCode.Morning)
       {
                  response.ResMessage = "Good Morning!";
       }
       else if (request.ReqCode == RequestCode.Afternoon)
       {
                  response.ResMessage = "Good Afternoon!";
       }
       else if (request.ReqCode == RequestCode.Evening)
       {
              response.ResMessage = "Good Evening!";
       }

       // クライアントへ応答送信
       return Task.FromResult(response);
    }
}

// サービス処理インスタンス作成
gRPC_Server = new Server()
{
    Services = { MessageService.BindService(new ServiceIF()) },
    Ports = { new ServerPort("127.0.0.1", 30001, ServerCredentials.Insecure) }
};

// サービス処理開始
gRPC_Server.Start();

クライアントとなるアプリではパッケージのインストールと.protoファイルの設定、クライアントコードの作成を行います。

3-2-1. パッケージインストール

3-2-2. .protoファイル設定

<ItemGroup>
	<Protobuf Include=”Protos\*.proto” GrpcServices=”Client” />
</ItemGroup>

3-2-3. クライアントコード作成

// gRPCインスタンス作成
gRPC_Channel = new Grpc.Core.Channel( _IPAddress, _PortNumber, ChannelCredentials.Insecure);
gRPC_Client = new MessageService.MessageService.MessageServiceClient(gRPC_Channel);

// 要求データ作成
Request_Message req = new Request_Message(); 
req. Req_Code = RequestCode.Morning;

// gRPCメソッド 呼び出し
Response_Message res = gRPC_Client. SendMessageResponse();