通过抓包来认识gRpc
通过抓包来认识gRpc
ivansli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
4. gRpc示例代码
示例代码目录结构
1 | . |
helloworld.proto
1 | syntax = "proto3"; |
通过protoc对proto文件生成go代码
1 | cd proto |
服务端代码 - server/main.go
1 | package main |
客户端代码 - client/main.go
1 | package main |
5. 步骤
① 运行服务端代码 server/main.go,监听在8080端口
1 | go run server/main.go |
② 打开wireshark,等待抓包
③ 运行客户端代码 client/main.go
1 | go run client/main.go |
6. wireshark抓包gRpc交互过程
通过抓包,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,大概分为10个过程:
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,发现在应用层出现若干不同Stream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帧的主要作用: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帧的主要作用:设置针对整个连接的参数。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的确定一些信息。
客户端发送给服务端的SETTINGS:
服务端发送给客户端的SETTINGS:
HEADERS
HEADERS帧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:
- method
- scheme
- path
- authority
- content-type
- user-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:
服务端发送给客户端的HEADERS中有两个重要的字段:grpc-status、grpc-message是客户端调用获得的状态结果。
DATA
DATA帧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pb.HelloRequest结构的Name参数 &pb.HelloRequest{Name: "world"}
。
同时可以发现,他们都带有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,但是有response标识,说明这是个服务端响应信息。
Field(1)为 &pb.HelloReply{Message: "Hello world"}
的Message字段。
WINDOW_UPDATE
WINDOW_UPDATE帧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
PING帧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:
客户端回复给服务端的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
至此,通过抓包分析gRpc的交互过程,以及各种不同类型帧的作用、使用,进一步了解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
- 在gRpc中附加信息是基于HEADERS帧进行传递的,具体的请求、响应数据存储在DATA帧中
- gRpc的请求、响应结果可分为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
参考及扩展阅读
- wireshark分析grpc协议
- 抓包gRPC的细节及分析
- 使用wireshark对grpc的helloworld抓包分析