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#### grpc比http性能高的原因 ####

grpc比http性能高的原因

二进制消息格式:gRPC使用Protobuf(一种有效的二进制消息格式)进行序列化,这种格式在服务器和客户端上的序列化速度非常快,且序列化后的消息体积小,适合带宽有限的场景。

HTTP/2协议:gRPC是为HTTP/2设计的,HTTP/2协议在发送和接收方面都是紧凑且高效的,支持多路复用,即在单个TCP连接上可以复用多个HTTP/2调用,消除了应用程序层的队头阻塞问题。

流控制和双向通信:gRPC支持双向流控制机制,允许客户端和服务器之间进行实时的双向通信,这对于需要实时数据交互的应用非常有利。

为什么protobuf比较高效

概括:

即:序列化后数据体积小(压缩率高)、序列化和反序列化速度快。

与XML、JSON这类文本协议相比,ProtoBuf通过T-L-V(TAG-LENGTH-VALUE)方式编码,不需要", {, }, :等分隔符来结构化信息。同时在编码层面使用varint压缩,所以描述同样的信息,protobuf序列化后的体积要小很多,在网络中传输消耗的网络流量更少。

详细:
(1)压缩率高

protobuf基于接口描述语言IDL(Interface Description Language)实现消息结构的定义,传输数据的两端都需要定义该消息结构,并保存在.proto文件中,这样就不需要在消息数据中定义结构信息,自然就把空间压榨到极限了。例如:

        package my;
        message helloworld
                {
                            required int32 id = 1;
                            required string str = 2;
                            optional int32 wow = 3;
                }

除此之外,每个消息项前面有对应的tag,才能解析对应的数据类型,类似于计算机网络中传输IP数据包也需要分隔符来标识一样。对于protobuf,tag的大小是一个字节,即八位,tag的计算方式: tag = (field_number << 3) | wire_type,其中,上面定义的1,2,3可以类比json中的key。field_number是.proto文件用于定义某个字段,比如对于上述消息结构,id是1,str是2,wow是3,wire_type是google官方定义的,它是消息结构类型的一种再次分类,每个wire_type都可以对应多种数据类型,每种数据类型都有对应的wire_type:可以观察到,protobuf支持的wire_type 范围是0~5,对应二进制也就是000~101,正好是三位,那么按照tag计算公式,field_number左移三位之后,再或上wire_type就组成了tag。这样就总共是六位,放在一个字节中,表示tag,就可以标识该字段的结构信息。因此在判断wire_type类型的时候,只需要取后三位。

(2)解析快

(a)Varint编码:

在说varint之前,我们回顾一下,传输int需要四字节,但如果这个数用不到四字节,那么会导致浪费,例如对于整数267,二进制表示是00000000 00000000 00000001 00001011,前两个字节就是浪费的。

varint是一种特殊的编码,例如下图是两个字节(这两个字节其实对于varint编码来说,表示267,why?我们后面就见分晓):
第一个字节最高是1,表示下一个字节也是其想表述的数据的组成部分。反之,0则表示下一个字节与当前字节没有关系。

这样的话,其实上面16位里,只有14位是有实际数据意义的,从左到右先放高位,那么就是0000010 0001011,连一起就是00000100001011,正好就是前面我们的例子267的二进制表示

那么,varint编码有什么问题吗?

如果想表示-1,二进制是11111111 11111111 11111111 11111111 ,用varint编码效率很低。

(b)Zigzag编码:

Zigzag编码规则如下:

如果数据是负数,那么套用2*|x|-1来编码表示
如果数据是正数,那么套用2*|x| 来编码表示
那么对于-1,就编成1,再二进制表示,就是00000001

上面的编码都是基于数字编码,那么如果传输字符串,就显得不太方便。

(c)TLV(Tag-Length-Value):

这不是一种编码格式,而是一种传输规则,对于传输字符串,Tag还是起到分隔符的作用,Length表示字符串的长度,Value表示字符的具体值,不进行编码。

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