Что выбрать для очередного API: HTTP или gRPC

Команда VK Cloud перевела статью с подробным техническим сравнением двух типов API: HTTP и gRPC. Автор рассказывает о своем опыте работы и описывает нюансы, преимущества и недостатки каждой технологии.

Разработка API на базе HTTP

Самые современные REST API используют модели клиент-серверного взаимодействия «запрос — ответ» и строятся на основе HTTP версии 1.1. Этот протокол существует уже давно и широко поддерживается многими SDK и браузерами. Но есть одна тонкость: протокол HTTP 1.1 полагается только на транзакционное взаимодействие. 

В качестве аналогии обратимся к ситуации, когда вам нужно задать другу несколько вопросов по телефону. С HTTP 1.1 мы звоним другу, задаем один вопрос, получаем ответ и завершаем разговор. Затем снова набираем номер, задаем следующий вопрос и снова кладем трубку. И так, пока не получим всю нужную нам информацию.

Разработчики активно используют REST API, изучают и хорошо понимают принципы его работы. REST согласован с HTTP и методом HTTP-запроса, поэтому разработчикам легко понять, что именно нужно сделать для разработки. 

Также API просто внедрить благодаря относительно пологой кривой обучения: как правило, для переноса данных используют весьма популярный формат JSON. Многие языки программирования относительно быстро выполняют сериализацию и десериализацию JSON, что повышает темпы внедрения. Можно использовать и другие форматы, например XML или BSON, у каждого есть свои преимущества и недостатки.

REST API обеспечивает гибкость индивидуальной настройки API компании. Однако принципы и стандарты проектирования REST часто не соблюдаются. В результате возникает дефицит инструментов для подготовки документации или образцов кода. Здесь на помощь и приходит Postman: вместе со спецификацией OpenAPI он позволяет с легкостью генерировать документацию и образцы кода, задавая структуру, конечные точки и результаты API. Разработчики, планирующие использовать HTTP API, должны представлять, какие бывают эндпоинты и как их правильно использовать.

При использовании REST API могут возникать ответы с большой полезной нагрузкой, особенно когда мы имеем дело со сложными по своей природе ресурсами. В этом случае разработчики беспокоятся о том, что отправляют слишком мало данных. Из-за этой проблемы поиска золотой середины в API-проектировании возник большой интерес к GraphQL, в котором разработчики могут точно указать, какие ресурсы и атрибуты они хотели бы включить в ответ. REST не очень хорошо подходит для клиентов с невысокой производительностью и мобильных устройств с ограниченной пропускной способностью, так что из-за лимитов по работе с данными его нельзя считать идеальным решением.

В GraphQL API, которые тоже строятся на HTTP 1.1 и используют метод POST, устранены многие проблемы поиска золотой середины, свойственные REST API: нужно отправить не «слишком много» данных (которые клиент не примет), и не «слишком мало» (ведь в этом случае клиенту придется обращаться за информацией еще несколько раз). GraphQL задумывался как решение, с помощью которого клиент сможет сделать запрос по имени и сообщить серверу, какие поля данных хочет получить в ответ. Здесь приходится понимать, какие сведения можно извлечь. Для этого разработчикам нужно знать структуру базы данных, а взаимодействие все равно осуществляется в основном в текстовых форматах вроде JSON.

Разработка API на базе gRPC

В 2016 году в Google разработали и выпустили gRPC как высокопроизводительное решение для взаимодействия между микросервисами. С точки зрения подхода к проектированию gRPC основан на RPC, созданном в 1970-х. Так как решение построено на HTTP 2.0, в нем часто используется язык описания данных Protocol Buffers (Protobufs), обеспечивающий строго бинарный формат взаимодействия между клиентом и сервером.

Основные концепции создания RPC API и REST API очень похожи. Разработчики определяют правила взаимодействия между клиентом и сервером, а также применяемые методы. Клиенты обращаются к серверам, вызывая методы с помощью аргументов. Однако, в отличие от REST API, который для определения нужного действия использует методы HTTP-запроса GET и POST, RPC API определяет метод в самом URL. А параметры запроса определяют инструкцию, которую необходимо выполнить.

gRPC реализует четыре типа методов обслуживания для передачи данных, которые в целом обеспечивают гибкость использования:

1. Унарный: клиент обращается с единичным запросом, а сервер высылает единичный ответ, как в случае с REST over HTTP 1.1.
   
2. Потоковая передача от сервера к клиенту: клиент может отправлять на сервер несколько запросов, последний из которых подтверждает, что потоковая передача закончилась. Сервер отправляет один ответ на все запросы.
   
3. Потоковая передача от клиента к серверу: клиент отправляет исходный запрос, уведомляя сервер, что он готов к получению потока данных. Сервер отправляет несколько ответов, последний из которых подтверждает, что потоковая передача завершена.
   
4. Двунаправленная потоковая передача: после исходного унарного соединения между клиентом и сервером оба участника могут отправлять потоки информации.
   

Типы запросов gRPC в Postman

Protocol Buffers обеспечивает типобезопасный интерфейс и считается «легковесным» форматом взаимодействия. Это очень сжатый формат с немедленным преобразованием в структуры данных, поддерживаемые независимыми языками программирования клиента и сервера. 

Granted, JSON и текстовые форматы перед отправкой тоже можно сжать во многих клиент-серверных системах, поддерживающих алгоритмы сжатия, например gzip.

Основное преимущество HTTP 2.0 и использования Protocol Buffers — это скорость. По утверждению архитектора программного обеспечения Рувана Фернандо, gRPC API имеют производительность в целом в 7–10 раз выше, чем REST API. Важно подчеркнуть, что скорость увеличивается благодаря не только gRPC, но и используемому сетевому уровню и передаче данных. Вернемся к аналогии с телефонным разговором с другом. HTTP 2.0 позволяет позвонить другу один раз, зачитать список вопросов, получить список ответов и завершить звонок. Это сокращает трафик на установление повторных соединений для каждого вопроса.

gRPC позволяет клиенту выполнять «удаленные» (серверные) инструкции, как если бы сервер был частью локальной системы. Поскольку между системами требуется меньше сериализации или десериализации, gRPC выгодно использовать для клиентов с малым уровнем энергопотребления, таких как мобильные и IoT-устройства.

Другое преимущество gRPC — это возможность поиска. Серверы gRPC могут по требованию дополнительно транслировать клиентам список запросов. Такое «отражение в сервере» имеет огромную ценность при работе с gRPC API. Это, конечно, не полноценная замена документации, но список поддерживаемых инструкций упрощает внедрение API. Кроме того, в gRPC встроена функция генерации кода с помощью компилятора protoc.

gRPC API сложно проектировать и создавать, поэтому gRPC довольно трудно внедрить. Проблемы с настройкой и отладкой возникают потому, что сообщения Protocol Buffer по сути своей бинарные и не предназначены для чтения людьми. Хотя в браузеры встроена нативная поддержка библиотек RESTful и типов взаимодействия вроде JSON, для преобразований между HTTP 1.1 и HTTP 2.0 gRPC требуются сторонние библиотеки, такие как gRPC-web.

gRPC начал поддерживать сторонние инструменты и библиотеки недавно, так что командам разработчиков часто приходится больше заниматься внутренними API на основе gRPC, а не внешними API для заказчиков. В результате в Public API Network Postman можно найти лишь несколько gRPC API, например Wechaty и NOVA Security.

Наглядное сравнение HTTP и gRPC для создания API

У создателя API большой выбор. REST соответствует стандартам HTTP и обеспечивает универсальную поддержку, так что для многих команд разработчиков это простое и удобное решение. Объем передаваемых данных в этом случае больше, однако они доступны для просмотра и чтения. Это облегчает разработку и отладку программного обеспечения.

Стиль архитектуры gRPC — отличный выбор для работы с приложениями и микросервисами, написанными на разных языках. Благодаря двунаправленной потоковой передаче контента он эффективен для систем с коммуникационными нагрузками сложнее единичных вопросов и ответов. Его двоичный формат данных гораздо эффективнее, чем передача текстовых RESTful, а использование HTTP 2.0 снижает потребность в повторных подключениях к серверам.

Для разработки собственных API необходимы ресурсы. VK Cloud предоставляет их компаниям в облаке. Cloud Servers помогут упростить настройку и обслуживание ваших ИТ-проектов, обеспечив высокую доступность и производительность приложений любой сложности. Новым пользователям даем бонус 3000 рублей на тестирование.