gRPC服务性能测试

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📖你将会学到什么呢

• 什么是gRPC。
• gRPC与基于JSON的REST有何不同。
• 使用k6创建并执行您的第一个gRPC性能测试。

概要

• 什么是gRPC？
• API类型
• proto定义
• 引言
• 摘要
• 参阅

什么是gRPC？

gRPC是一个轻量级的开源的RPC框架，它最初是由谷歌（Google）开发的，2016年8月发布了1.0版本。此后，它得到了广泛的关注和采用。

与作为人类可读的文本传输的JSON相比，gRPC是二进制的，使其传输速度更快，而且它的结构更紧凑。在我们看到的基准测试中，事实证明gRPC比传统的基于JSON的REST快得多。

按照Auth0的基准，性能高达6倍，而其他基准，如Alex Pliutau的基准和Ruwan Fernando的基准，则显示出高达10倍的改进。

对于分布式系统和涉及客户端与服务器之间大量通信的系统，这些改进意义重大，差异不仅在基准上明显，而且从终端用户的角度来看也非常明显

API类型

gRPC支持四种不同类型的RPC，一元（unary）、流媒体服务器（server streaming）、流媒体客户端（client streaming）和双向流（bi-directional streaming）。实际上，消息是使用相同的连接进行复用的，为了简单起见，下面的gRPC服务模型图中并未说明这个概念。

一元

一元的方式与常规函数调用相同，客户向服务器发送一个请求，服务器回复一个响应。

流媒体服务器

在流媒体服务器模式下，客户向服务器发送一个请求，服务器回复多个响应。

流媒体客户端

流媒体客户端模式与流媒体服务器模式相反，客户向服务器发送多个请求，服务器回复一个响应。

双向流

在双向流模式下，客户或服务器是可以互相发送多个信息。

proto定义

.proto文件中描述了gRPC相关的消息和服务，包含了Protocol buffers或protobuf和它的定义。然后，定义文件被用来生成可被发送方和接收方使用的代码，作为通过这些信息和服务进行交流的合同，由于gRPC使用的二进制格式缺乏自描述属性，所以需要这个文件来解释消息。

在本文中，我们将使用hello.proto定义，您可以通过k6的grpcbin网页下载它，有关如何构建自己的gRPC proto定义的详细信息，请参考官方gRPC文档.

// ./definitions/hello.proto

// based on https://grpc.io/docs/guides/concepts.html

syntax = "proto2";

package hello;

service HelloService {
  rpc SayHello(HelloRequest) returns (HelloResponse);
  rpc LotsOfReplies(HelloRequest) returns (stream HelloResponse);
  rpc LotsOfGreetings(stream HelloRequest) returns (HelloResponse);
  rpc BidiHello(stream HelloRequest) returns (stream HelloResponse);
}

message HelloRequest {
  optional string greeting = 1;
}

message HelloResponse {
  required string reply = 1;
}

引言

在k6 v0.29.0中，我们很高兴为gRPC通信引入一个原生客户端，在此版本中，我们为一元模式提供了良好的支持，如果其他模式对您有用，我们想进一步了解您的用例，这样以来我们可以为您优先考虑这些功能。

目前k6中使用原生客户端的gRPC API如下所示：

创建测试

gRPC模块是一个单独的包，可以从您的测试脚本中以k6/net/grpc的形式调用，在调用之前，我们必须创建一个客户端的实例，客户端实例化和.load操作仅在测试初始化时才能使用，例如直接在global范围内。

1import grpc from 'k6/net/grpc';
2
3const client = new grpc.Client();

接下来，我们将为要测系统加载一个.proto定义。在本文中，我们将使用k6 grpcbin，您可以使用自己的请求和响应服务，但请记住：“在测试时提供相应的.proto定义，.load()函数接收两个参数，第一个是proto文件路径数组，第二个是要加载的文件名。”

1import grpc from 'k6/net/grpc';
2
3const client = new grpc.Client();
4client.load(['definitions'], 'hello.proto');

完成后，我们将继续写我们的测试脚本。

1import grpc from 'k6/net/grpc';
2import { check, sleep } from 'k6';
3
4const client = new grpc.Client();
5client.load(['definitions'], 'hello.proto');
6
7export default () => {
8  client.connect('grpcbin.test.k6.io:9001', {
9    // plaintext: false
10  });
11
12  const data = { greeting: 'Bert' };
13  const response = client.invoke('hello.HelloService/SayHello', data);
14
15  check(response, {
16    'status is OK': (r) => r && r.status === grpc.StatusOK,
17  });
18
19  console.log(JSON.stringify(response.message));
20
21  client.close();
22  sleep(1);
23};

接下来，我们看一下以上的脚本以了解更多，我们首先调用.connect()函数连接到我们的测试系统，默认情况下，客户端会将plaintext参数设置为false，仅允许您使用加密的连接，如果您想连接到一个没有SSL/TLS的服务器，您只需将参数更改为true。

继续创建要发送到grpc服务器的对象，至于SayHello，我们可以用greeting参数指定greeting地址。

接下来，我们使用proto文件中所述的语法<package>.<service>/<procedure>调用远程过程，该调用是同步进行的，默认超时时间为60000 ms（60秒），你可以通过在.connect()的config对象中加入timeout来改变超时时间，例如'2s'为2秒。

一旦我们收到服务器的响应，就意味着程序执行成功，k6的grpc模块包含了用于这种比较的常量，在此处列出。

响应状态grpc.StatusOK相当于HTTP/1.1中的200 OK，使用它进行比较可确保调用成功完成。

然后，我们将记录响应消息，关闭客户端连接并进行sleep一秒钟。

运行测试

这个测试可以像其他测试一样运行，但你需要至少v0.29.0版本才能运行gRPC模块，运行以下命令以检查k6版本。

$ k6 version
k6 v0.29.0 ((devel), go1.15.3, darwin/amd64)

如果版本低于v0.29.0，请更新k6，您可以在此处找到安装说明。

完成后，继续运行我们的测试：

$ k6 run test.js


          /\      |‾‾| /‾‾/   /‾‾/
     /\  /  \     |  |/  /   /  /
    /  \/    \    |     (   /   ‾‾\
   /          \   |  |\  \ |  (‾)  |
  / __________ \  |__| \__\ \_____/ .io

  execution: local
     script: /Users/simme/code/grpc/test.js
     output: -

  scenarios: (100.00%) 1 scenario, 1 max VUs, 10m30s max duration (incl. graceful stop):
           * default: 1 iterations for each of 1 VUs (maxDuration: 10m0s, gracefulStop: 30s)

INFO[0000] {"reply":"hello Bert"}                        source=console

running (00m01.4s), 0/1 VUs, 1 complete and 0 interrupted iterations
default ✓ [======================================] 1 VUs  00m01.4s/10m0s  1/1 iters, 1 per VU

    ✓ status is OK

    checks...............: 100.00% ✓ 1   ✗ 0
    data_received........: 3.0 kB  2.1 kB/s
    data_sent............: 731 B   522 B/s
    grpc_req_duration....: avg=48.44ms min=48.44ms med=48.44ms max=48.44ms p(90)=48.44ms p(95)=48.44ms
    iteration_duration...: avg=1.37s   min=1.37s   med=1.37s   max=1.37s   p(90)=1.37s   p(95)=1.37s
    iterations...........: 1       0.714536/s
    vus..................: 1       min=1 max=1
    vus_max..............: 1       min=1 max=1

从输出结果来看，我们的脚本运行正常，服务器的响应为{"reply":"hello Bert"} ，Bert是我们在请求中发送的参数，我们也可以看到，check成功了，也就是说服务器响应了200 OK。

摘要

在本文中，我们介绍了gRPC的一些基本原理以及如何使用它，我们还了解了k6 v0.29.0版本中引入的gRPC客户端。然后，我们创建了一个 测试脚本来展示这个功能。

本篇gRPC负载测试教程就到此结束了。感谢您的阅读!

参阅

• k6 gRPC模块API
• k6 gRPCBin: 为gRPC提供简单的请求/响应服务，类似于k6 httpbin.
• gRPC的官方网站.
• 来自GitHub上gRPC存储库的官方示例.