تفاوت بین gRPC و REST: تحلیلی عمیق

در این مقاله، تحلیل دقیقی از تفاوت‌های بین gRPC و REST ارائه می‌دهیم، دو پارادایم اساسی برای ارتباط بین سرویس‌ها در معماری‌های توزیع‌شده مدرن. ویژگی‌ها، مزایا، معایب و موارد استفاده ایده‌آل آنها را بررسی خواهیم کرد.

مقدمه‌ای بر gRPC

gRPC یک فریم‌ورک متن‌باز توسعه‌یافته توسط Google است که ارتباط بین سرویس‌ها در محیط‌های توزیع‌شده را تسهیل می‌کند. از HTTP/2 به عنوان پروتکل حمل‌ونقل و Protocol Buffers به عنوان مکانیزم سریال‌سازی داده استفاده می‌کند. یکی از ویژگی‌های متمایز gRPC پشتیبانی بومی آن از streaming دوطرفه است که ارتباط کارآمد و بلادرنگ بین کلاینت و سرور را امکان‌پذیر می‌کند.

syntax = "proto3";

service Greeter {
  rpc SayHello (HelloRequest) returns (HelloReply) {}
}

message HelloRequest {
  string name = 1;
}

message HelloReply {
  string message = 1;
}

مقدمه‌ای بر REST

REST (Representational State Transfer) یک سبک معماری برای طراحی سیستم‌های شبکه‌ای است، مبتنی بر اصول بدون حالت و استفاده از فعل‌های استاندارد HTTP مانند GET، POST، PUT و DELETE. REST به طور گسترده برای ایجاد APIهای وب استفاده می‌شود، به لطف سادگی آن و استفاده از فرمت‌های داده‌ای به راحتی قابل خواندن مانند JSON و XML.

{
  "name": "Mario",
  "message": "Hello world!"
}

پروتکل حمل‌ونقل

gRPC از ویژگی‌های پیشرفته HTTP/2 مانند مالتی‌پلکسینگ درخواست، فشرده‌سازی هدر و پشتیبانی از streaming بهره می‌برد. این ویژگی‌ها عملکرد و کارایی ارتباطات را به طور قابل توجهی بهبود می‌بخشند. در مقابل، REST عمدتاً از HTTP/1.1 استفاده می‌کند، اگرچه می‌تواند برای HTTP/2 سازگار شود، اما نمی‌تواند به دلیل محدودیت‌های ذاتی سبک REST از پتانسیل کامل آن بهره ببرد.

فرمت داده

gRPC از Protocol Buffers استفاده می‌کند، یک فرمت باینری کارآمد که نیاز به تعریف اسکیما از طریق فایل‌های .proto دارد. این فرمت اندازه پیام را کاهش و سرعت سریال‌سازی/دِسریال‌سازی را بهبود می‌بخشد. REST از سوی دیگر، بر فرمت‌های متنی مانند JSON یا XML تکیه دارد که پرحجم‌تر هستند اما خوانایی بیشتر و سهولت اشکال‌زدایی را ارائه می‌دهند.

{
  "user": {
    "id": 1,
    "firstName": "Luca",
    "lastName": "Bianchi"
  }
}

تعریف اسکیما

در gRPC، تعریف اسکیما اجباری است و با استفاده از فایل‌های .proto انجام می‌شود. این امکان یک قرارداد سختگیرانه بین کلاینت و سرور را فراهم می‌کند که خطاهای ارتباطی را کاهش می‌دهد اما پیچیدگی اولیه را افزایش می‌دهد. REST از سوی دیگر، نیازی به تعریف اسکیمای رسمی ندارد و انعطاف‌پذیری بیشتری ارائه می‌دهد اما به طور بالقوه خطر ناسازگاری بین کلاینت و سرور را افزایش می‌دهد.

message User {
  int32 id = 1;
  string firstName = 2;
  string lastName = 3;
}

عملکرد و کارایی

به لطف فرمت باینری و استفاده از HTTP/2، gRPC عملکرد برتر و تأخیر کمتری نسبت به REST ارائه می‌دهد. این آن را ایده‌آل برای برنامه‌هایی می‌کند که نیاز به ارتباطات با سرعت بالا و تأخیر کم دارند، مانند سیستم‌های معاملات مالی یا برنامه‌های IoT. REST، اگرچه کندتر است، سادگی و قابلیت همکاری بیشتری ارائه می‌دهد و آن را برای اکثر برنامه‌های وب سنتی مناسب می‌سازد.

پشتیبانی از Streaming

یکی از قدرتمندترین ویژگی‌های gRPC پشتیبانی بومی آن از streaming دوطرفه است. این به کلاینت و سرور امکان تبادل جریان‌های داده‌ای در لحظه را می‌دهد و آن را ایده‌آل برای برنامه‌هایی مانند چت، استریم ویدیو و نظارت بلادرنگ می‌سازد. REST از سوی دیگر، به طور بومی از streaming دوطرفه پشتیبانی نمی‌کند و به راه‌حل‌های اضافی مانند WebSocket برای پیاده‌سازی عملکرد مشابه نیاز دارد.

service ChatService {
  rpc Chat(stream ChatMessage) returns (stream ChatMessage) {}
}

message ChatMessage {
  string user = 1;
  string message = 2;
}

قابلیت همکاری و سازگاری

REST، به لطف استفاده از پروتکل‌ها و فرمت‌های استاندارد مانند HTTP و JSON، قابلیت همکاری بالایی بین کلاینت‌ها و زبان‌های برنامه‌نویسی مختلف ارائه می‌دهد. این آن را به انتخاب ترجیحی برای APIهای عمومی و برنامه‌های مصرف‌کننده تبدیل می‌کند. gRPC، اگرچه پشتیبانی از زبان‌های مختلف را ارائه می‌دهد، نیاز دارد که کلاینت‌ها بتوانند Protocol Buffers و HTTP/2 را مدیریت کنند، که ممکن است پذیرش را در محیط‌های ناهمگن‌تر محدود کند.

امنیت

هم gRPC و هم REST می‌توانند از TLS/SSL برای تضمین امنیت ارتباطات استفاده کنند. با این حال، gRPC یکپارچگی نزدیک‌تری با ویژگی‌های امنیتی پیشرفته HTTP/2 ارائه می‌دهد، مانند پشتیبانی از احراز هویت مبتنی بر توکن و مکانیزم‌های مجوزدهی پیچیده‌تر. REST می‌تواند ویژگی‌های مشابهی را پیاده‌سازی کند، اما اغلب به پیکربندی‌های اضافی و غیراستاندارد نیاز دارد.

ابزارها و اکوسیستم

REST از یک اکوسیستم گسترده از ابزارها، کتابخانه‌ها و فریم‌ورک‌ها بهره‌مند است که توسعه، تست و مستندسازی API را تسهیل می‌کنند، مانند Swagger و Postman. gRPC، به عنوان فناوری جدیدتر، اکوسیستمی رو به رشد اما کمتر بالغ دارد. هنوز ابزارهای رسمی برای تولید کد و تست ارائه می‌دهد، اما ممکن است تلاش اولیه بیشتری برای پذیرش نیاز داشته باشد.

چه زمانی gRPC را انتخاب کنیم

gRPC برای محیط‌های کنترل‌شده مانند ارتباط داخلی میکروسرویس‌ها ایده‌آل است، به ویژه زمانی که عملکرد حیاتی است. این انتخاب درست برای برنامه‌هایی است که نیاز به streaming دوطرفه، کارایی بالا و قرارداد سختگیرانه بین کلاینت و سرور دارند. مثال‌ها شامل سیستم‌های توزیع‌شده بزرگ، برنامه‌های بلادرنگ و سرویس‌هایی هستند که نیاز به ارتباط با فرکانس بالا دارند.

چه زمانی REST را انتخاب کنیم

REST ترجیح داده می‌شود زمانی که قابلیت همکاری و سادگی اولویت‌ها هستند. برای APIهای عمومی، برنامه‌های وب سنتی و سرویس‌هایی که باید برای انواع مختلف کلاینت‌ها، از جمله مرورگرهای وب و دستگاه‌های موبایل، قابل دسترسی باشند مناسب است. سهولت استفاده و پشتیبانی گسترده آن، آن را به انتخابی امن برای بسیاری از پروژه‌ها تبدیل می‌کند.

مطالعات موردی

شرکت‌های متعددی gRPC را برای بهبود عملکرد برنامه‌های داخلی خود پذیرفته‌اند. به عنوان مثال، Netflix از gRPC برای ارتباط بین میکروسرویس‌های با حجم داده بالا استفاده می‌کند. از سوی دیگر، شرکت‌هایی مانند GitHub و Twitter همچنان از REST برای APIهای عمومی خود استفاده می‌کنند و سازگاری گسترده با توسعه‌دهندگان و برنامه‌های شخص ثالث را تضمین می‌کنند.

نتیجه‌گیری

انتخاب بین gRPC و REST به تعدادی از عوامل خاص پروژه بستگی دارد، از جمله نیازهای عملکرد، محیط عملیاتی، قابلیت همکاری و پیچیدگی توسعه. ارزیابی دقیق نیازمندی‌های فعلی و آتی سیستم شما برای تعیین مناسب‌ترین فناوری مهم است. در برخی موارد، ممکن است استفاده از هر دو مناسب باشد و از نقاط قوت هر کدام در اجزای مختلف معماری بهره برد.