gRPC란?

하이퍼레저 패브릭을 공부하면서 하이퍼레저 패브릭은 gRPC 통신으로 설계되었다는 것을 알게 되었다.

gRPC라는 단어를 처음 들어봐서 검색을 해보니 최근에 많이 사용하는 기술인 것 같아 정리 해보기로 했다.

gRPC란?

gRPC는 구글에서 개발한 어느 환경에서 실행할 수 있는 최신 오픈 소스 고성능 RPC 프레임워크이다.

• RPC : Remote Procedure Call의 약자로 별도의 원격 제어를 위한 코딩 없이 다른 주소 공간에서 함수나 프로시저를 실행할 수 있게하는 프로세스 간 통신 기술이다. 쉽게 설명해서 MSA(Micro Service Architecture)구조롤 서비스를 만들게 되면, 다양한 언어와 프레임워크로 개발되는 경우가 있는데, 이러한 구조에 RPC를 이용하여 언어에 구애받지 않고, 원격에 있는 프로시저를 호출하여 고유 프로그램의 개발에 집중할 수 있게 해주는 기술이다.

gRPC를 이용하면 원격에 있는 애플리케이션의 메서드를 로컬 메서드인 것처럼 직접 호출할 수 있기 때문에 분산 애플리케이션과 서비스를 보다 쉽게 만들 수 있다.

gRPC는 RPC 시스템에서와 마찬가지로 서비스를 정의하고, 서비스를 위한 매개변수와 반환 값을 가지는 메서드를 만든다는 아이디어를 가지고 있다.

서버 측은 정의한 서비스 규격에 따라 인터페이스를 구현하고 gRPC 서버를 실행하여 클라이언트 호출을 처리한다. 클라이언트 측에서는 서버와 동일한 방법을 제공하는 stub이 있다.

stub

Stub는 RPC의 핵심 개념으로 Parameter 객체를 Message로 Marshalling/Unmarshalling하는 레이어이다.

서버와 클라이언트는 서로 다른 주소 공간을 사용하므로 함수 호출에 사용된 매개 변수를 꼭 변환해줘야 한다. 그렇지 않으면 메모리 매개 변수에 대한 포인터가 다른 데이터를 가리키게 되기 때문이다.

• client의 stub은 함수 호출에 사용된 파라미터의 변환(marshalling) 및 함수 실행 후 서버에서 전달된 결과의 변환 담당
• server의 stub은 클라이언트가 전달한 매개 변수의 역변환(unmarshalling) 및 함수 실행 결과 변환을 담당

protocol buffer

gRPC는 IDL(Interface Definition Language)로 protocol buffer를 사용한다.

protocol buffer는 직렬화 데이터 구조이다. 어떤 언어나 플랫폼에서도 통신 프로토콜이나 데이터 저장을 사용할 때, 구조화된 데이터를 전환하게 해주는 방법이다.

직렬화의 종류에는 대표적으로 Json과 XML이 있다.

프로토콜 버퍼로 작업할 때는 proto file에서 직렬화하려는 데이터 구조를 정의한다.
프로토콜 버퍼는 하나의 프로그래밍 언어가 아니라 여러 프로그래밍 언어를 지원하기 때문에, 특정 언어에 종속성이 없는 형태로 데이터 타입을 정의하게 되는데, 이 파일을 proto file이라고 한다.

프로토콜 버퍼 데이터는 일련의 '이름-값'의 쌍을 포함하는 작은 논리적 레코드인 메시지로 구성된다.

    message Person {
      string name = 1;
      int32 id = 2;
      bool has_ponycopter = 3;
    }

이렇게 작성된 proto file을 protoc 컴파일러로 컴파일 하면 데이터에 접근할 수 있는 각 언어에 맞는 형태의 데이터 클래스를 생성해준다. 만들어진 클래스는 각 필드를 위한 접근자 뿐 아니라 전체 구조를 바이트로 직렬화하거나 바이트로부터 전체 구조를 파싱하는 메서드들을 제공한다.

gRPC 특징

1. 높은 생산성과 다양한 언어 및 플랫폼 지원
   gRPC는 서비스와 메시지를 정의하기 위해 Protocol Buffers를 사용한다. 프로토콜 버퍼의 IDL만 정의하면 서비스와 메세지에 대한 소스코드가 자동으로 생성되고 데이터를 주고 받을 수 있다.

2. HTTP/2 기반의 양방향 스트리밍
   gRPC는 HTTP/2 기반으로 통신한다. HTTP/2는 하나의 TCP 연결이 여러 개의 양방향 스트리밍을 지원한다.

3. 성능 이점
   gRPC는 HTTP/2 레이어 위에서 Protocol Buffers를 사용해 직렬화된 바이트 스트림으로 통신하여 JSON 기반의 통신보다 더 가볍고 통신 속도가 빠르다. 때문에 laytency 감소와 더 많은 트래픽을 처리할 수 있는 성능의 이점이 있다.

gRPC Docs