在使用gRpc的过程中，有一个想法：gRpc客户端、服务端是怎么交互的呢？
从这个想法萌生出一个验证方法，通过抓包来分析其交互过程与底层数据，一起来看看吧。
1. gRpc是什么
gRpc是什么？gRPC是一个高性能、开源和通用的 RPC 框架，面向移动和 HTTP/2 设计。目前提供 C、Java 和 Go 语言版本，分别是：grpc, grpc-java, grpc-go. 其中 C 版本支持 C, C++, Node.js, Python, Ruby, Objective-C, PHP 和 C# 支持。
gRPC基于 HTTP/2 标准设计，带来诸如双向流、流控、头部压缩、单 TCP 连接上的多复用请求等特。这些特性使得其在移动设备上表现更好，更省电和节省空间占用。
一句话概括：gRpc是Google基于 HTTP/2 + ProtoBuf 开源的一个RPC框架。
2. 准备工作
正所谓：欲善其事必先利其器，所以在开始抓包之前需要做好如下准备：抓包软件：wireshark代码：gRpc代码操作系统：Windows、Linux、Macos 其一
3. wireshark安装
官网下载地址：https://www.wireshark.org/download.html
wireshark
4. gRpc示例代码
示例代码目录结构.
└── helloworld
├── client
│ └── main.go
├── go.mod
├── go.sum
├── proto
│ ├── helloworld.pb.go
│ └── helloworld.proto
└── server
└── main.gohelloworld.proto
syntax = "proto3";
package proto;
// 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;
int32 age = 2;
}
// The response message containing the greetings
message HelloReply {
string message = 1;
string address = 2;
}通过protoc对proto文件生成go代码
cd proto
protoc --go_out=plugins=grpc:. ./*服务端代码 - server/main.go
package main
import (
"context"
"log"
"net"
pb "github.com/ivansli/grpc_helloworld/proto"
"google.golang.org/grpc"
)
const (
port = ":8080"
)
// server is used to implement helloworld.GreeterServer.
type server struct {}
// SayHello implements helloworld.GreeterServer
func (s *server) SayHello(ctx context.Context, in *pb.HelloRequest) (*pb.HelloReply, error) {
log.Printf("Received: %v", in.GetName())
return &pb.HelloReply{Message: "Hello " + in.GetName()}, nil
}
func main() {
lis, err := net.Listen("tcp", port)
if err != nil {
log.Fatalf("failed to listen: %v", err)
}
s := grpc.NewServer()
pb.RegisterGreeterServer(s, &server{})
log.Printf("server listening at %v", lis.Addr())
if err := s.Serve(lis); err != nil {
log.Fatalf("failed to serve: %v", err)
}
}客户端代码 - client/main.go
package main
import (
"context"
"google.golang.org/grpc/metadata"
"log"
"os"
"time"
pb "github.com/ivansli/grpc_helloworld/proto"
"google.golang.org/grpc"
)
const (
address = "localhost:8080"
defaultName = "world"
)
func main() {
// Set up a connection to the server.
conn, err := grpc.Dial(address, grpc.WithInsecure())
if err != nil {
log.Fatalf("did not connect: %v", err)
}
defer conn.Close()
c := pb.NewGreeterClient(conn)
// Contact the server and print out its response.
name := defaultName
iflen(os.Args) > 1 {
name = os.Args[1]
}
ctx, cancel := context.WithTimeout(context.Background(), time.Second)
defer cancel()
// ！metadata 用于在服务间传递一些参数，注意后面它在交互中出现的位置
ctx = metadata.AppendToOutgoingContext(ctx, "metadata", "is metadata")
r, err := c.SayHello(ctx, &pb.HelloRequest{Name: name})
if err != nil {
log.Fatalf("could not greet: %v", err)
}
log.Printf("Greeting: %s", r.GetMessage())
}
5. 步骤
① 运行服务端代码 server/main.go，监听在8080端口go run server/main.go② 打开wireshark，等待抓包
③ 运行客户端代码 client/main.go
go run client/main.go
6. wireshark抓包gRpc交互过程
wireshark抓包gRpc交互过程
仔细观察Protocol列的协议类型：
TCP 传输层
HTTP2 应用层
GRPC 应用层（基于HTTP/2）
GRPC 跟 HTTPS/2 不同之处在于：GRPC协议中包含了ProtoBuf序列化的数据，也间接印证了 GRPC = HTTP/2 + ProtoBuf
通过抓包我们发现，客户端使用53726端口与监听在8080的服务端进行交互以及数据传递，其过程大概分为10个。
① TCP三次握手
② Magic
③ SETTINGS
④ HEADERS
⑤ DATA
⑥ WINDOW_UPDATE, PING
⑦ PING（pong）
⑧ HEADERS, DATA
⑨ WINDOW_UPDATE, PING
⑩ PING（pong）
在抓包的过程中，发现应用层出现若干不同帧类型，分别有：Magic、SETTINGS、HEADERS、DATA、WINDOW_UPDATE、PING。
至于它们的作用，且看下面分析：
Magic
magic帧
Magic帧的主要作用是对使用HTTP/2双方协议的确认, 是一个链接前言。作用是确定启用HTTP/2连接。
SETTINGS
SETTINGS的主要作用是设置这一个连接的参数，作用于是整个连接。从图中可以看到出现了多个SETTINGS，原因是在发送完连接前言后，客户端、服务端还需要进一步地确定一些信息。
客户端发送给服务端的SETTINGS
服务端发送给客户端的SETTINGS
HEADERS
HEADERS的主要作用是存储和传递HTTP的头信息。
客户端发送给服务端的HEADERS
可以看到很多重要的信息：
methodschemepathauthoritycontent-typeuser-agent 等这些都是gRpc很重要的基础属性。
注意:
使用google.golang.org/grpc/metadata包metadata在客户端、服务端传递的数据，也在HEADERS中
服务端发送给客户端的HEADERS
仔细观察，服务端发送给客户端的HEADERS帧中 HEADERS数据分为两部分：
HTTP的响应状态及内容（第一个 Stream：HEADERS）status: 200
content-type: application/grpc
gRpc承载的状态信息（第二个 Stream：HEADERS，图片中框起的部分）grpc-status: 0
grpc-message:
DATA
DATA的主要作用是填充主体信息，是数据帧。
客户端发送给服务端的DATA
其中，包含两个重要部分：
① GRPC Message
/proto.Greeter/SayHello 为proto中service定义的的方法，也是服务端对外提供的方法。
② Protocol Buffers
与protobuf有关，其中Field(1)为定义的pb.HelloRequest结构中Name参数 &pb.HelloRequest{Name: "world"} 。
注意：
① pb.HelloRequest{} 结构体中的age字段由于是零值，传输时被忽略，所以没有Field(2)
② 带有request标识，说明这是客户端发起的请求
服务端发送给客户端的DATA
与客户端发送给服务端的DATA类似，其中 Field(1) 为 &pb.HelloReply{Message: "Hello world"}的Message字段。
注意：
① pb.HelloReply{} 结构体中的address字段由于是零值，传输时被忽略，所以没有Field(2)
② 带有response标识，说明这是个响应信息
WINDOW_UPDATE
WINDOW_UPDATE的主要作用是管理流控制窗口。
客户端发送给服务端的WINDOW_UPDATE
服务端发送给客户端的WINDOW_UPDATE
PING
主要作用是用于判断当前连接是否依旧可用，相当于心跳，分为：客户端ping服务端，服务端pong服务端ping客户端，客户端pong
服务端发送给客户端的PING
客户端响应给服务端的PONG
注意：同一个Ping/Pong，有相同的标识字符串（图示中标识为：02041010090e0707）
总结
我们通过抓包gRpc的交互过程，分析不同类型帧的作用，进一步了解了gRpc。总结如下：
gRpc在三次握手之后，客户端/服务端会发送连接前言（Magic+SETTINGS）以确立协议和配置gRpc在传输数据过程中会设计滑动窗口（WINDOW_UPDATE）等流控策略gRpc附加信息基于HEADERS帧进行传递，具体的请求/响应数据存储在DATA帧中gRpc请求/响应结果分为HTTP和gRpc状态响应（grpc-status、grpc-message）两种类型如果服务端发起PING，客户端会响应PONG，反之亦然