PHP `gRPC` 框架：基于 `HTTP/2` 的高性能远程过程调用 (RPC)

各位朋友，大家好！我是你们今天的临时讲师，很高兴能和大家一起聊聊 PHP gRPC 框架这个话题。准备好了吗？咱们这就开始！

gRPC：高性能 RPC 的 PHP 利器

说到微服务架构，那 RPC (Remote Procedure Call) 绝对是绕不开的核心概念。简单来说，RPC 就像你在本地调用一个函数一样，只不过这个函数是在另一台服务器上运行。你需要把参数发过去，对方处理完再把结果返回给你。但是，如果每次调用都像蜗牛爬一样慢，那微服务架构就成了"微堵塞"架构了。

这时候，gRPC 就闪亮登场了！它基于 HTTP/2 协议，使用了 Protocol Buffers 作为接口定义语言 (IDL) 和消息序列化格式，带来了更高的性能和更强的扩展性。对于PHP来说，gRPC 简直就是一把锋利的宝剑，能让你的微服务调用速度飞起。

为什么要用 gRPC？HTTP 已经够用了吗？

你可能会问，HTTP 已经够用了，为什么还要用 gRPC？

HTTP 确实很强大，但它主要设计用于浏览器和服务器之间的交互，而不是专门为微服务之间的通信优化的。gRPC 在以下几个方面比 HTTP 更有优势：

性能更高： HTTP/2 协议的多路复用、头部压缩等特性，减少了连接开销和数据传输量。
传输效率更高： Protocol Buffers 的序列化和反序列化速度比 JSON 更快，体积更小。
强类型接口： Protocol Buffers 定义了明确的接口规范，避免了类型错误和数据格式不一致的问题。
支持多种语言： gRPC 支持多种编程语言，方便不同语言编写的微服务进行互操作。
内置流式传输： gRPC 内置支持流式传输，方便处理大数据量和实时数据。

简单来说，如果你对性能有极致追求，并且需要构建高效的微服务架构，那么 gRPC 绝对是你的不二之选。

gRPC 的核心概念

在深入代码之前，我们需要先了解 gRPC 的几个核心概念：

Protocol Buffers (protobuf)： 一种语言中立、平台中立、可扩展的序列化结构数据的方法，它可用于通信协议，数据存储等等。你需要用 .proto 文件定义服务接口和消息格式。
gRPC 服务定义： 在 .proto 文件中，你需要定义服务接口和消息格式。服务接口定义了客户端可以调用的方法，消息格式定义了方法参数和返回值的数据结构。
gRPC 服务器： 负责接收客户端请求，调用相应的服务方法，并将结果返回给客户端。
gRPC 客户端： 负责将请求发送给服务器，并接收服务器返回的结果。
HTTP/2： gRPC 使用 HTTP/2 作为底层传输协议，提供了多路复用、头部压缩等特性。

安装 gRPC PHP 扩展

要使用 PHP gRPC，你需要先安装 gRPC PHP 扩展。

pecl install grpc

安装完成后，需要在 php.ini 文件中启用 gRPC 扩展：

extension=grpc.so

重启 PHP-FPM 或 Apache，确保 gRPC 扩展已经加载。你可以使用 php -m | grep grpc 命令来检查。

定义 .proto 文件

接下来，我们需要定义 .proto 文件，描述服务接口和消息格式。

假设我们要创建一个简单的 Greeter 服务，提供一个 SayHello 方法，接收一个 HelloRequest 消息，返回一个 HelloReply 消息。

创建一个名为 Greeter.proto 的文件，内容如下：

syntax = "proto3";

package Greeter;

// The greeting service definition.
service Greeter {
  // Sends a greeting
  rpc SayHello (HelloRequest) returns (HelloReply) {}
}

// The request message containing the user's name.
message HelloRequest {
  string name = 1;
}

// The response message containing the greetings
message HelloReply {
  string message = 1;
}

syntax = "proto3";：指定使用 Protocol Buffers v3 语法。
package Greeter;：定义包名，用于避免命名冲突。
service Greeter { ... }：定义 Greeter 服务，包含一个 SayHello 方法。
rpc SayHello (HelloRequest) returns (HelloReply) {}：定义 SayHello 方法，接收 HelloRequest 消息，返回 HelloReply 消息。
message HelloRequest { ... }：定义 HelloRequest 消息，包含一个 name 字段，类型为字符串。
message HelloReply { ... }：定义 HelloReply 消息，包含一个 message 字段，类型为字符串。

生成 PHP 代码

有了 .proto 文件，我们需要使用 protoc 编译器生成 PHP 代码。

protoc --php_out=. --grpc_out=. --plugin=protoc-gen-grpc=./vendor/bin/grpc_php_plugin Greeter.proto

--php_out=.：指定生成 PHP 代码的目录为当前目录。
--grpc_out=.：指定生成 gRPC 代码的目录为当前目录。
--plugin=protoc-gen-grpc=./vendor/bin/grpc_php_plugin：指定 gRPC PHP 插件的路径。你需要先安装 grpc/grpc composer 包，才能找到 grpc_php_plugin。

执行完命令后，会生成两个 PHP 文件：

Greeter/Greeter.php：定义 Greeter 服务的接口。
Greeter/HelloRequest.php 和 Greeter/HelloReply.php：定义 HelloRequest 和 HelloReply 消息的类。

创建 gRPC 服务器

现在，我们可以创建 gRPC 服务器了。

创建一个名为 server.php 的文件，内容如下：

<?php

require __DIR__ . '/vendor/autoload.php';

use GreeterGreeterInterface;
use GreeterHelloReply;
use GreeterHelloRequest;
use GrpcServer;

class GreeterService implements GreeterInterface
{
    /**
     * Sends a greeting
     * @param GreeterHelloRequest $request request object
     * @param GrpcServerContext $context server context
     * @return GreeterHelloReply
     */
    public function SayHello(HelloRequest $request, GrpcServerContext $context): HelloReply
    {
        $name = $request->getName();
        $message = "Hello, " . $name . "!";
        $reply = new HelloReply();
        $reply->setMessage($message);
        return $reply;
    }
}

$server = new Server();
$server->addService(new GreeterGreeterServiceDefinition(), new GreeterService());
$server->usePort("0.0.0.0:50051", [
    'credentials' => GrpcChannelCredentials::createInsecure(),
]);
$server->start();

require __DIR__ . '/vendor/autoload.php';：引入 Composer 自动加载器。
use GreeterGreeterInterface;：引入 Greeter 服务的接口。
use GreeterHelloReply;：引入 HelloReply 消息的类。
use GreeterHelloRequest;：引入 HelloRequest 消息的类。
class GreeterService implements GreeterInterface { ... }：定义 GreeterService 类，实现 GreeterInterface 接口。
public function SayHello(HelloRequest $request, GrpcServerContext $context): HelloReply { ... }：实现 SayHello 方法，接收 HelloRequest 对象和 ServerContext 对象，返回 HelloReply 对象。
$server = new Server();：创建 gRPC 服务器。
$server->addService(new GreeterGreeterServiceDefinition(), new GreeterService());：将 GreeterService 注册到服务器。
$server->usePort("0.0.0.0:50051", [ ... ]);：监听 50051 端口。
$server->start();：启动服务器。

创建 gRPC 客户端

接下来，我们可以创建 gRPC 客户端了。

创建一个名为 client.php 的文件，内容如下：

<?php

require __DIR__ . '/vendor/autoload.php';

use GreeterGreeterClient;
use GreeterHelloRequest;

$client = new GreeterClient('localhost:50051', [
    'credentials' => GrpcChannelCredentials::createInsecure(),
]);

$request = new HelloRequest();
$request->setName('World');

list($reply, $status) = $client->SayHello($request)->wait();

if ($status->code === GrpcSTATUS_OK) {
    echo "Greeting: " . $reply->getMessage() . PHP_EOL;
} else {
    echo "ERROR: " . $status->details . " (" . $status->code . ")" . PHP_EOL;
}

require __DIR__ . '/vendor/autoload.php';：引入 Composer 自动加载器。
use GreeterGreeterClient;：引入 Greeter 客户端的类。
use GreeterHelloRequest;：引入 HelloRequest 消息的类。
$client = new GreeterClient('localhost:50051', [ ... ]);：创建 Greeter 客户端，连接到 localhost:50051。
$request = new HelloRequest();：创建 HelloRequest 对象。
$request->setName('World');：设置 HelloRequest 对象的 name 字段。
list($reply, $status) = $client->SayHello($request)->wait();：调用 SayHello 方法，并等待结果。
if ($status->code === GrpcSTATUS_OK) { ... }：判断调用是否成功。
echo "Greeting: " . $reply->getMessage() . PHP_EOL;：打印服务器返回的消息。

运行 gRPC 服务

首先，启动 gRPC 服务器：

php server.php

然后，运行 gRPC 客户端：

php client.php

如果一切顺利，你应该能在控制台上看到以下输出：

Greeting: Hello, World!

恭喜你，你已经成功创建了一个简单的 PHP gRPC 服务！

高级用法：流式传输

gRPC 支持流式传输，允许客户端或服务器发送一系列消息，而不是单个请求和响应。这对于处理大数据量和实时数据非常有用。

客户端流式传输

客户端流式传输允许客户端向服务器发送一系列消息，服务器返回一个响应。

在 .proto 文件中，我们需要修改 SayHello 方法的定义：

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

注意，HelloRequest 前面多了 stream 关键字，表示客户端可以发送一系列 HelloRequest 消息。

修改后的 server.php 文件如下：

<?php

require __DIR__ . '/vendor/autoload.php';

use GreeterGreeterInterface;
use GreeterHelloReply;
use GreeterHelloRequest;
use GrpcServer;

class GreeterService implements GreeterInterface
{
    /**
     * Sends a greeting
     * @param GrpcServerStream $stream stream of HelloRequest objects
     * @param GrpcServerContext $context server context
     * @return GreeterHelloReply
     */
    public function SayHello(GrpcServerStream $stream, GrpcServerContext $context): HelloReply
    {
        $name = '';
        while ($request = $stream->read()) {
            $name .= $request->getName();
        }
        $message = "Hello, " . $name . "!";
        $reply = new HelloReply();
        $reply->setMessage($message);
        return $reply;
    }
}

$server = new Server();
$server->addService(new GreeterGreeterServiceDefinition(), new GreeterService());
$server->usePort("0.0.0.0:50051", [
    'credentials' => GrpcChannelCredentials::createInsecure(),
]);
$server->start();

修改后的 client.php 文件如下：

<?php

require __DIR__ . '/vendor/autoload.php';

use GreeterGreeterClient;
use GreeterHelloRequest;

$client = new GreeterClient('localhost:50051', [
    'credentials' => GrpcChannelCredentials::createInsecure(),
]);

$call = $client->SayHello();

$request1 = new HelloRequest();
$request1->setName('World');
$call->write($request1);

$request2 = new HelloRequest();
$request2->setName('!');
$call->write($request2);

$call->writesDone();

list($reply, $status) = $call->wait();

if ($status->code === GrpcSTATUS_OK) {
    echo "Greeting: " . $reply->getMessage() . PHP_EOL;
} else {
    echo "ERROR: " . $status->details . " (" . $status->code . ")" . PHP_EOL;
}

服务器流式传输

服务器流式传输允许服务器向客户端发送一系列消息，客户端返回一个响应。

在 .proto 文件中，我们需要修改 SayHello 方法的定义：

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

注意，HelloReply 前面多了 stream 关键字，表示服务器可以发送一系列 HelloReply 消息。

修改后的 server.php 文件如下：

<?php

require __DIR__ . '/vendor/autoload.php';

use GreeterGreeterInterface;
use GreeterHelloReply;
use GreeterHelloRequest;
use GrpcServer;

class GreeterService implements GreeterInterface
{
    /**
     * Sends a greeting
     * @param GreeterHelloRequest $request request object
     * @param GrpcServerStream $stream stream of HelloReply objects
     * @return void
     */
    public function SayHello(HelloRequest $request, GrpcServerStream $stream): void
    {
        $name = $request->getName();
        for ($i = 0; $i < 3; $i++) {
            $message = "Hello, " . $name . " (" . ($i + 1) . ")!";
            $reply = new HelloReply();
            $reply->setMessage($message);
            $stream->write($reply);
        }
    }
}

$server = new Server();
$server->addService(new GreeterGreeterServiceDefinition(), new GreeterService());
$server->usePort("0.0.0.0:50051", [
    'credentials' => GrpcChannelCredentials::createInsecure(),
]);
$server->start();

修改后的 client.php 文件如下：

<?php

require __DIR__ . '/vendor/autoload.php';

use GreeterGreeterClient;
use GreeterHelloRequest;

$client = new GreeterClient('localhost:50051', [
    'credentials' => GrpcChannelCredentials::createInsecure(),
]);

$request = new HelloRequest();
$request->setName('World');

$call = $client->SayHello($request);

while ($reply = $call->read()) {
    echo "Greeting: " . $reply->getMessage() . PHP_EOL;
}

list($reply, $status) = $call->wait();

if ($status->code !== GrpcSTATUS_OK) {
    echo "ERROR: " . $status->details . " (" . $status->code . ")" . PHP_EOL;
}

双向流式传输

双向流式传输允许客户端和服务器互相发送一系列消息。

在 .proto 文件中，我们需要修改 SayHello 方法的定义：

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

修改后的 server.php 文件如下：

<?php

require __DIR__ . '/vendor/autoload.php';

use GreeterGreeterInterface;
use GreeterHelloReply;
use GreeterHelloRequest;
use GrpcServer;

class GreeterService implements GreeterInterface
{
    /**
     * Sends a greeting
     * @param GrpcServerStream $stream stream of HelloRequest objects
     * @param GrpcServerContext $context server context
     * @return void
     */
    public function SayHello(GrpcServerStream $stream, GrpcServerContext $context): void
    {
        while ($request = $stream->read()) {
            $name = $request->getName();
            $message = "Hello, " . $name . "!";
            $reply = new HelloReply();
            $reply->setMessage($message);
            $stream->write($reply);
        }
    }
}

$server = new Server();
$server->addService(new GreeterGreeterServiceDefinition(), new GreeterService());
$server->usePort("0.0.0.0:50051", [
    'credentials' => GrpcChannelCredentials::createInsecure(),
]);
$server->start();

修改后的 client.php 文件如下：

<?php

require __DIR__ . '/vendor/autoload.php';

use GreeterGreeterClient;
use GreeterHelloRequest;

$client = new GreeterClient('localhost:50051', [
    'credentials' => GrpcChannelCredentials::createInsecure(),
]);

$call = $client->SayHello();

$names = ['World', 'PHP', 'gRPC'];

foreach ($names as $name) {
    $request = new HelloRequest();
    $request->setName($name);
    $call->write($request);

    $reply = $call->read();
    echo "Greeting: " . $reply->getMessage() . PHP_EOL;
}

$call->writesDone();
list($reply, $status) = $call->wait();

if ($status->code !== GrpcSTATUS_OK) {
    echo "ERROR: " . $status->details . " (" . $status->code . ")" . PHP_EOL;
}

gRPC 拦截器

gRPC 拦截器允许你在客户端或服务器端拦截 RPC 调用，并在调用前后执行一些操作。这对于实现身份验证、日志记录、监控等功能非常有用。

服务器端拦截器

要创建服务器端拦截器，你需要实现 GrpcInterceptor 接口。

<?php

namespace MyInterceptor;

use Grpc;

class MyServerInterceptor implements GrpcInterceptor
{
    /**
     * @param GrpcServerCall $call
     * @param callable $method
     * @return mixed
     */
    public function intercept(GrpcServerCall $call, callable $method)
    {
        // 在调用方法之前执行一些操作
        echo "Before method call" . PHP_EOL;

        $result = $method($call);

        // 在调用方法之后执行一些操作
        echo "After method call" . PHP_EOL;

        return $result;
    }
}

然后，在启动服务器时，将拦截器添加到服务器：

<?php

use GrpcServer;
use MyInterceptorMyServerInterceptor;

$server = new Server([
    'interceptors' => [new MyServerInterceptor()],
]);

客户端拦截器

要创建客户端拦截器，你需要实现 GrpcUnaryInterceptorInterface 接口或 GrpcStreamInterceptorInterface 接口，分别用于一元调用和流式调用。

<?php

namespace MyInterceptor;

use Grpc;
use GrpcUnaryInterceptorInterface;
use GrpcInterceptorBlockingException;

class MyClientInterceptor implements UnaryInterceptorInterface
{
    /**
     * @param string $method
     * @param string $argument
     * @param array $deserialize
     * @param array $metadata
     * @param array $options
     * @param callable $continuation
     * @return mixed
     */
    public function interceptUnaryCall(
        string $method,
        $argument,
        array $deserialize,
        array $metadata,
        array $options,
        callable $continuation
    ) {
        // 在调用方法之前执行一些操作
        echo "Before method call" . PHP_EOL;

        $result = $continuation($method, $argument, $deserialize, $metadata, $options);

        // 在调用方法之后执行一些操作
        echo "After method call" . PHP_EOL;

        return $result;
    }
}

然后，在创建客户端时，将拦截器添加到客户端：

<?php

use GreeterGreeterClient;
use MyInterceptorMyClientInterceptor;

$client = new GreeterClient('localhost:50051', [
    'credentials' => GrpcChannelCredentials::createInsecure(),
    'call_invoker' => new GrpcDefaultCallInvoker([new MyClientInterceptor()]),
]);

总结

PHP gRPC 框架是一个强大的工具，可以帮助你构建高性能的微服务架构。它基于 HTTP/2 协议和 Protocol Buffers，提供了更高的性能和更强的扩展性。通过学习本文，你应该已经掌握了 gRPC 的基本概念和用法，可以开始在你的项目中使用 gRPC 了。

一些建议

认真阅读官方文档： gRPC 官方文档提供了详细的 API 说明和示例代码，是学习 gRPC 的最佳资源。
多做实验： 只有通过实践才能真正掌握 gRPC。尝试构建一些简单的 gRPC 服务，并逐步增加复杂度。
关注社区： 加入 gRPC 社区，与其他开发者交流经验，解决问题。
选择合适的序列化格式： 除了 Protocol Buffers，gRPC 还支持其他序列化格式，例如 JSON。选择合适的序列化格式可以提高性能。
合理使用流式传输： 流式传输可以提高大数据量和实时数据的处理效率。但是，过度使用流式传输可能会降低性能。

常见问题

问题	解决方案
gRPC 扩展安装失败	检查 PHP 版本是否符合要求，确保已安装必要的依赖项。
生成 PHP 代码失败	检查 `protoc` 编译器是否已正确安装，确保 gRPC PHP 插件的路径正确。
客户端连接服务器失败	检查服务器是否已启动，端口是否正确，防火墙是否阻止了连接。
调用 gRPC 方法失败	检查参数类型是否正确，返回值类型是否匹配，服务器端是否抛出了异常。
流式传输数据丢失或错误	检查客户端和服务器端的流式传输逻辑是否正确，确保数据完整性和顺序。
拦截器不起作用	检查拦截器是否已正确注册到客户端或服务器，确保拦截器的顺序正确。
性能问题	检查序列化格式是否合适，网络延迟是否过高，服务器端是否需要优化。
编译proto文件时出现`protoc-gen-grpc`找不到的错误	确保已安装 `grpc/grpc` composer 包，并正确设置 `--plugin` 参数指向 `grpc_php_plugin` 的路径。
服务器无法启动	检查端口是否被占用，或者是否有其他程序阻止了服务器的启动。
客户端收到 `Deadline Exceeded` 错误	检查服务器是否在规定的时间内返回结果，如果服务器处理时间过长，可以增加客户端的超时时间。

希望今天的讲解对大家有所帮助。祝大家在使用 gRPC 的道路上一帆风顺！如果有任何问题，欢迎随时提问！

gRPC：高性能 RPC 的 PHP 利器

为什么要用 gRPC？HTTP 已经够用了吗？

gRPC 的核心概念

安装 gRPC PHP 扩展

定义 .proto 文件

生成 PHP 代码

创建 gRPC 服务器

创建 gRPC 客户端

运行 gRPC 服务

高级用法：流式传输

客户端流式传输

服务器流式传输

双向流式传输

gRPC 拦截器

服务器端拦截器

客户端拦截器

总结

一些建议

常见问题

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