gRPC: إطار عمل RPC عالي الأداء

مقدمة

في عصر الأنظمة الموزعة وهندسة الخدمات المصغرة، أصبحت الحاجة إلى اتصال فعال وقابل للتوسع وذو زمن استجابة منخفض بين الخدمات أكثر أهمية من أي وقت مضى. بينما تُستخدم واجهات برمجة التطبيقات REST على نطاق واسع، إلا أنها غالبًا ما تقصر في تلبية احتياجات الأداء العالي في الأنظمة التي تتطلب اتصالًا ثنائي الاتجاه في الوقت الفعلي. هنا يأتي دور gRPC.

gRPC، الذي طورته Google، هو إطار عمل مفتوح المصدر عالي الأداء لبناء الأنظمة الموزعة وواجهات برمجة التطبيقات. يعتمد على HTTP/2 للنقل وبروتوكول Buffers للتسلسل، مما يوفر مزايا كبيرة مقارنة بواجهات برمجة التطبيقات REST التقليدية. تهدف هذه المقالة إلى تقديم دليل شامل حول ماهية gRPC، ولماذا يكتسب شعبية، وكيفية تنفيذه بشكل فعال، وأفضل الممارسات لبناء واجهات برمجة التطبيقات باستخدام gRPC.

ما هو gRPC؟

التعريف والمفاهيم الأساسية

gRPC هو إطار عمل عالي الأداء للاستدعاءات الإجرائية البعيدة (RPC) يعمل عبر منصات متعددة ويستخدم HTTP/2 للنقل وبروتوكول Buffers للتسلسل. يسمح لبرنامج ما بتنفيذ إجراء على برنامج آخر، قد يعمل على جهاز أو شبكة مختلفة. يعتمد gRPC على مفهوم الاستدعاءات الإجرائية البعيدة (RPC)، مما يجعل اتصال التطبيقات الموزعة بسيطًا وفعالًا.

الميزات الرئيسية

يقدم gRPC عدة ميزات رئيسية تجعله أداة قوية لبناء واجهات برمجة التطبيقات الحديثة:

1. البث الثنائي الاتجاه: يدعم gRPC تبادل البيانات في الوقت الفعلي من خلال البث الثنائي الاتجاه، مما يجعله مثاليًا للتطبيقات مثل خدمات الدردشة والتحديثات الحية.
2. المواعيد النهائية وفترات الانتظار: يسمح gRPC بتعيين مواعيد نهائية وفترات انتظار لاستدعاءات RPC، مما يضمن أن تطبيقك يمكنه التعامل مع الخدمات البطيئة أو غير المستجيبة بشكل أنيق.
3. معالجة الأخطاء: يوفر gRPC آلية شاملة لمعالجة الأخطاء، مما يسمح لك بتعيين رموز أخطاء مخصصة ورسائل.
4. الهندسة القابلة للتوصيل: يدعم gRPC هندسة قابلة للتوصيل، مما يتيح لك توسيع وظائفه باستخدام المقاطعات والبرمجيات الوسيطة المخصصة.

الاختلافات الرئيسية عن REST

يتعامل gRPC مع عدة قيود في واجهات برمجة التطبيقات RESTful:

• التسلسل الثنائي: يستخدم gRPC بروتوكول Buffers للتسلسل، وهو أكثر كفاءة من JSON أو XML المستخدم في REST. هذا يقلل من كمية البيانات المنقولة ويحسن الأداء.
• HTTP/2: يعتمد gRPC على HTTP/2، الذي يدعم ميزات مثل التعددية وضغط الرؤوس والدفع من الخادم، مما يجعله أسرع وأكثر كفاءة من HTTP/1.1 المستخدم في REST.
• الاتصال الثنائي الاتجاه: يدعم gRPC البث الثنائي الاتجاه، مما يسمح للعملاء والخوادم بإرسال واستقبال الرسائل في نفس الوقت. هذا غير ممكن مع واجهات برمجة التطبيقات REST التقليدية.

لماذا نستخدم gRPC؟

الأداء والكفاءة

أحد الأسباب الرئيسية التي تجعل المطورين يلجؤون إلى gRPC هو أداؤه وكفاءته. التسلسل الثنائي لـ gRPC واستخدام HTTP/2 يجعله أسرع من واجهات برمجة التطبيقات REST التقليدية. على سبيل المثال، أظهرت دراسة أجرتها Google أن gRPC يمكن أن يكون أسرع بعشر مرات من REST في بعض حالات الاستخدام.

الاتصال في الوقت الفعلي

دعم gRPC لتبادل البيانات في الوقت الفعلي من خلال البث الثنائي الاتجاه يجعله مثاليًا للتطبيقات التي تتطلب تحديثات في الوقت الفعلي. على سبيل المثال، يمكن لتطبيق دردشة استخدام gRPC لإرسال واستقبال الرسائل في الوقت الفعلي، مما يوفر تجربة مستخدم أكثر تفاعلية واستجابة.

عدم التقييد بلغة أو منصة معينة

يدعم gRPC لغات برمجة ومنصات متعددة، مما يسهل التكامل مع الأنظمة الحالية. هذه المرونة تسمح للمطورين ببناء أنظمة موزعة باستخدام لغات وإطارات عمل مختلفة، مما يسهل الاتصال السلس بين الخدمات.

ميزات الأمان

يوفر gRPC ميزات أمان قوية، بما في ذلك أمان طبقة النقل (TLS) والمصادقة القائمة على الرموز. تضمن هذه الميزات أن البيانات آمنة أثناء النقل وأن العملاء المصرح لهم فقط يمكنهم الوصول إلى واجهة برمجة التطبيقات.

كيفية تنفيذ واجهات برمجة التطبيقات باستخدام gRPC

تعريف الخدمات وإنشاء الكود

للبدء باستخدام gRPC، تحتاج إلى تعريف خدماتك في ملفات .proto. تحدد هذه الملفات بنية رسائلك والطرق المتاحة في خدمتك. إليك مثال على تعريف خدمة بسيطة:

syntax = "proto3";

package example;

service Greeter {
  rpc SayHello (HelloRequest) returns (HelloReply);
}

message HelloRequest {
  string name = 1;
}

message HelloReply {
  string message = 1;
}

بمجرد تعريف خدمتك، يمكنك استخدام المترجم protoc لإنشاء أكواد العميل والخادم. يقوم المترجم بإنشاء الكود بلغتك المختارة، مما يسهل تنفيذ خدمتك.

تنفيذ الخادم والعميل

باستخدام الكود الذي تم إنشاؤه، يمكنك تنفيذ خادمك وبرنامجك العميل. إليك مثال على خادم gRPC بسيط بلغة Python:

from concurrent import futures
import grpc
import example_pb2
import example_pb2_grpc

class Greeter(example_pb2_grpc.GreeterServicer):
    def SayHello(self, request, context):
        return example_pb2.HelloReply(message='Hello, %s!' % request.name)

def serve():
    server = grpc.server(futures.ThreadPoolExecutor(max_workers=10))
    example_pb2_grpc.add_GreeterServicer_to_server(Greeter(), server)
    server.add_insecure_port('[::]:50051')
    server.start()
    server.wait_for_termination()

if __name__ == '__main__':
    serve()

وهنا مثال على برنامج عميل gRPC بسيط بلغة Python:

import grpc
import example_pb2
import example_pb2_grpc

def run():
    channel = grpc.insecure_channel('localhost:50051')
    stub = example_pb2_grpc.GreeterStub(channel)
    response = stub.SayHello(example_pb2.HelloRequest(name='you'))
    print("Greeter client received: " + response.message)

if __name__ == '__main__':
    run()

الاختبار والتصحيح

يمكن اختبار خدمات gRPC باستخدام أدوات مثل Postman وInsomnia. تتيح لك هذه الأدوات إرسال استدعاءات RPC وفحص الردود، مما يسهل تصحيح واختبار خدماتك. بالإضافة إلى ذلك، يمكنك استخدام أدوات التسجيل والمراقبة لتتبع أداء وصحة خدمات gRPC.

أفضل الممارسات لـ gRPC

للحصول على أقصى استفادة من gRPC، اتبع هذه الممارسات:

1. تحسين حجم الرسائل: حافظ على رسائلك صغيرة قدر الإمكان لتقليل زمن الاستجابة وتحسين الأداء.
2. إدارة الاتصالات: أعد استخدام الاتصالات الحالية كلما أمكن ذلك لتقليل عبء إنشاء اتصالات جديدة.
3. تنفيذ معالجة أخطاء قوية: استخدم آليات معالجة الأخطاء في gRPC لتقديم ملاحظات ذات معنى للعملاء والتعامل مع الأخطاء بشكل أنيق.
4. استخدام موازنة الحمل واكتشاف الخدمات: نفذ موازنة الحمل واكتشاف الخدمات لتعزيز قابلية التوسع والمرونة لخدمات gRPC.

الخلاصة

باختصار، يقدم gRPC بديلًا قويًا ومرنًا لواجهات برمجة التطبيقات RESTful التقليدية، ويتعامل مع العديد من قيود REST. تشمل الفوائد الرئيسية تحسين الكفاءة والمرونة وتجربة المطور. باتباع أفضل الممارسات لتصميم المخططات وتحسين الاستعلامات ومعالجة الأخطاء والأمان، يمكن للمطورين بناء واجهات برمجة تطبيقات gRPC قوية وقابلة للتوسع وآمنة.

يبدو مستقبل gRPC واعدًا، مع التطورات المستمرة في التكنولوجيا والمعايير. مع تبني المزيد من الشركات لـ gRPC لواجهات برمجة التطبيقات الخاصة بها، ستزداد الحاجة إلى حوكمة وأمان قويين. يجب على المطورين ومستخدمي بوابات واجهات برمجة التطبيقات البقاء على اطلاع بأحدث الاتجاهات وأفضل الممارسات لضمان بقاء واجهات برمجة التطبيقات الخاصة بهم تنافسية وآمنة.

الخطوات التالية

ترقبوا عمودنا القادم حول دليل واجهات برمجة التطبيقات، حيث ستجدون آخر التحديثات والرؤى!

هل أنت متحمس لتعميق معرفتك حول بوابات واجهات برمجة التطبيقات؟ اشترك في نشرة API Gateway & API Management للحصول على رؤى قيمة مباشرة في بريدك الوارد!

إذا كان لديك أي أسئلة أو تحتاج إلى مزيد من المساعدة، فلا تتردد في الاتصال بـ خبراء API7.