Czym jest gRPC?
gRPC (Google Remote Procedure Call) to framework komunikacyjny, w którym klient może wywołać metodę na serwerze tak, jakby była to metoda lokalna. Pod spodem gRPC wykorzystuje protokół HTTP/2 oraz serializację danych przy pomocy Protocol Buffers (Protobuf), wysoko wydajnego formatu binarnego od Google. Dzięki temu komunikaty gRPC są małe i szybkie w przesyłaniu, co zmniejsza obciążenie sieci i opóźnienia. W odróżnieniu od tekstowego JSON, binarne komunikaty Protobuf serializują i deserializują się znacznie szybciej zarówno po stronie serwera, jak i klienta.
Platforma .NET od wersji .NET Core 3.0 ma wbudowaną obsługę gRPC, dostępne są szablony projektów gRPC w ASP.NET Core oraz zintegrowane narzędzia do kompilacji plików .proto. Samo korzystanie z gRPC w .NET polega na zdefiniowaniu kontraktu usługi (metod oraz struktur wiadomości) w pliku .proto, na podstawie którego generowany jest kod C# serwera i klienta (tzw. stub). Dzięki temu otrzymujemy silnie typowane, gotowe do użycia metody po stronie klienta, bez potrzeby pisania ręcznie całej logiki komunikacji. Ten mechanizm oszczędza programistom mnóstwo pracy i eliminuje pomyłki, wystarczy utrzymywać kontrakt w jednym miejscu.
gRPC a REST - główne różnice
Poniżej kluczowe różnice między gRPC a tradycyjnym REST/HTTP+JSON w kontekście tworzenia API w .NET:
• Format danych: gRPC domyślnie używa protokołu Protobuf do serializacji komunikatów (skompatkowany format binarny), podczas gdy REST zazwyczaj korzysta z formatu tekstowego JSON (ewentualnie XML). Binarne komunikaty Protobuf są mniejsze i szybsze w obróbce niż odpowiadające im struktury JSON, co przekłada się na mniejsze zużycie sieci i wyższą wydajność.
• Transport i protokół: Wywołania gRPC działają na HTTP/2 w pełni wykorzystując jego zalety, m.in. multiplexing wielu zapytań na jednym połączeniu TCP oraz kompresję nagłówków. Te usprawnienia redukują narzut sieciowy i opóźnienia. Standardowe API REST korzysta głównie z HTTP/1.1 (choć może działać na HTTP/2, to jednak nie w sposób tak zoptymalizowany jak gRPC).
• Kontrakt API: gRPC wymaga zdefiniowania kontraktu usługi w postaci pliku .proto (to podejście specification-first). Na jego podstawie generowany jest kod serwera oraz klienta, co zapewnia spójność komunikacji i eliminuje duplikację definicji danych. W świecie REST kontrakt jest opcjonalny, często opisuje się API w dokumentacji (np. OpenAPI/Swagger), ale nie ma jednej wymuszonej specyfikacji. GRPC narzuca ścisły kontrakt i strukturę, co zmniejsza liczbę nieporozumień i dyskusji na temat "jak projektować endpointy".
• Model komunikacji i streaming: Zarówno REST, jak i gRPC mogą realizować komunikację synchroniczną "żądanie-odpowiedź". Jednak gRPC natywnie wspiera streaming, możemy łatwo zaimplementować strumieniowe przesyłanie danych: od serwera do klienta, od klienta do serwera, a nawet dwukierunkowo w ramach jednego połączenia. W REST osiągnięcie podobnego efektu jest trudniejsze (wymaga np. WebSocketów, SSE lub długiego pollingu) i nie jest standardem każdej implementacji. Jeśli więc potrzebujemy real-time push komunikatów (np. notyfikacje, czat), gRPC oferuje gotowe rozwiązanie.
• Wielojęzyczność: gRPC od początku projektowano z myślą o środowiskach poliglotycznych. Protobuf i gRPC mają oficjalne wsparcie dla wielu języków programowania (C#, Java, Go, Python, C++ i inne), co oznacza, że z jednego pliku .proto wygenerujemy klienta dla dowolnej platformy. Dzięki temu gRPC świetnie sprawdza się, gdy nasze mikroserwisy są pisane w różnych technologiach[8]. REST jako protokół oparty na HTTP również jest agnostyczny językowo (każdy klient umie wykonać zapytanie HTTP), jednak integracja często wymaga ręcznego napisania klienta lub użycia dodatkowych generatorów na podstawie Swaggera.
• Wsparcie w przeglądarce: Jedną z istotnych różnic praktycznych jest brak natywnego wsparcia gRPC w przeglądarkach webowych. Przeglądarka nie może bezpośrednio otworzyć kanału gRPC (HTTP/2) do serwera, potrzebne są do tego specjalne pośredniki albo zmiana protokołu (np. gRPC-Web lub translacja na JSON/HTTP). Oznacza to, że typowe frontendowe aplikacje SPA (Angular/React itp.) nie mogą wywoływać gRPC bez dodatkowych rozwiązań. Dla porównania, REST oparty na HTTP/JSON jest bezproblemowo obsługiwany przez przeglądarki (XMLHttpRequest, Fetch API). W praktyce gRPC jest więc częściej używany do komunikacji backend-backend (między usługami), a REST pozostaje uniwersalnym wyborem dla publicznych API dostępnych z poziomu przeglądarki czy przez otwarty internet.
Kiedy warto użyć gRPC?
Czy gRPC zastąpi całkowicie REST? Niekoniecznie, obie technologie mają swoje mocne strony. gRPC najlepiej sprawdza się tam, gdzie kluczowa jest wydajność, szybkość komunikacji i niezawodność między serwisami. Przykładowo, w architekturze mikroserwisów nastawionych na niskie opóźnienia i wysoką przepustowość gRPC będzie idealnym rozwiązaniem. Jeśli nasze usługi intensywnie wymieniają dane (np. setki zapytań na sekundę, streaming danych, czat, komunikacja w czasie rzeczywistym), narzut związany z JSON/HTTP może stanowić wąskie gardło, tutaj gRPC pokaże swoją przewagę. W testach wydajności potrafi on być wielokrotnie szybszy od REST. Dla przykładu, w jednym z benchmarków .NET gRPC okazał się około 7 razy szybszy od REST przy odbieraniu danych i 10 razy szybszy przy wysyłaniu danych dla tych samych payloadów. Taka różnica wynika z mniejszego rozmiaru wiadomości (dzięki kompresji Protobuf) oraz usprawnień HTTP/2.
Kolejnym scenariuszem, gdzie gRPC błyszczy, są systemy wielojęzyczne i rozproszone, np. część usług w .NET, część w Javie, a część w Pythonie. Wspólny kontrakt .proto pozwala każdemu z tych serwisów wygenerować sobie kod klienta/serwera i bezproblemowo się komunikować. To znacznie redukuje nakład pracy przy integracji między zespołami korzystającymi z różnych stacków technologicznych.
Z drugiej strony, REST nadal będzie lepszym wyborem dla publicznych API oraz prostszych usług, gdzie kluczowa jest szeroka kompatybilność i łatwość dostępu. Jeżeli tworzysz np. typowe API dla aplikacji mobilnej czy frontendu webowego, klasyczny REST/JSON może być bardziej adekwatny (ew. można rozważyć gRPC-Web, ale to dodatkowa komplikacja). REST zachowuje przewagę prostoty: łatwo go debugować (czytelne JSONy, dostęp przez przeglądarkę lub cURL), istnieje mnóstwo narzędzi do testowania (Postman itp.) oraz community ma duże doświadczenie z tym podejściem. Wiele systemów wykorzystuje zresztą oba rozwiązania równolegle: gRPC do komunikacji wewnętrznej między mikroserwisami, a REST jako warstwę zewnętrzną do komunikacji z klientami spoza systemu.
Podsumowanie
gRPC w .NET jest potężnym narzędziem do budowania szybkiej i wydajnej komunikacji między serwisami. Dzięki binarnej serializacji i HTTP/2 pozwala znacząco zredukować opóźnienia i obciążenie sieci w porównaniu do tradycyjnych API REST. Zapewnia ścisły kontrakt i automatyczne generowanie kodu, co ułatwia utrzymanie dużych systemów z wieloma usługami. Oczywiście, REST nadal ma swoje miejsce, zwłaszcza tam, gdzie liczy się prostota i kompatybilność z różnorodnymi klientami (np. aplikacje webowe). Wybierając między gRPC a REST, warto kierować się wymaganiami projektu: jeśli priorytetem jest wydajność i komunikacja backend-to-backend, gRPC może być strzałem w dziesiątkę; jeśli zaś otwartość i dostępność dla szerokiej gamy klientów, sprawdzony REST może okazać się lepszy.
Na koniec zachęcam do samodzielnych eksperymentów. Dodanie gRPC do projektu .NET jest teraz proste, możemy skorzystać z gotowych szablonów i bogatej dokumentacji Microsoft. A jeśli chcesz głębiej zrozumieć, jak tworzyć zaawansowane aplikacje w ASP.NET Core (zarówno Web API, MVC, jak i nowoczesne techniki komunikacji takie jak gRPC), zapraszam do mojego szkolenia online Szkoła ASP.NET Core. W szkoleniu krok po kroku pokazuję, jak budować i integrować usługi w .NET, co z pewnością przyspieszy Twoją naukę i karierę jako programisty.
