C# GRPC 一元与双向流

Polevne2026-09-14 9:05

本文主要介绍GRPC 一元RPC和双向流GRPC的简单代码实现。

一、引入Nuget包

  1. 服务端：

Grpc.Tools：将xxx.proto文件编译生成xxx.cs文件；仅在构建期需要，注意在csproj中进行配置<PackageReference Include="Grpc.Tools"><PrivateAssets>all；注意配置<Protobuf Include="xxx.proto" GrpcServices="Server"/>

Google.Protobuf：xxx.cs里面的使用的方法、对象都是这个包的；

Grpc.AspNetCore.Server：服务端的配置；

Grpc.Core.Application：服务对象的构建；

  1. 客户端：

Grpc.Tools：同上；注意配置<Protobuf Include="xxx.proto" GrpcServices="Client"/>

Google.Protobuf：同上；

Grpc.Net.client：创建client对象用的包；

二、proto

proto文件定义了需要实现的客户端\服务端的Service对象、代表class的message对象、需要实现的方法；

一元RPC，在proto定义服务与具体方法，在服务端继承服务、实现方法，客户端处可直接调用该方法；

双向流GRPC，在proto定义服务与Connect方法，在服务端继承服务、实现Connect方法，服务端、客户端分别通过请求流和响应流来处理数据；

  1. 一元：

    syntax = "proto3";
    option csharp_namespace = "xxxa";
    package singlepackage;

    message SingleRequest
    {
    int64 id = 1;
    string str = 2;
    }

    message SingleResponse
    {
    int64 id = 1;
    string str = 2;
    }

    service SingleService
    {
    rpc SingleCommand(SingleRequest) returns (SingleResponse);
    }

  2. 双向流：

    syntax = "proto3";
    option csharp_namespace = "xxxa";
    package singlepackage;

    message TransValue
    {
    oneof value
    {
    bool bool_value = 1;
    double double_value = 1;
    int64 int64_value = 1;
    string string_value = 1; // grpc也就这四种数据类型了
    }
    }

    message TransResponse
    {
    int64 id = 1;
    TransValue trans_value = 2;
    }

    message TransRequest
    {
    int64 id = 1;
    TransValue trans_value = 2;
    }

    service TransService{
    rpc Connect(stream TransRequest) returns (stream TransResponse);
    }

三、服务端的服务配置

复制代码 
var builder = WebApplication.CreateBuilder();
builder.WebHost.ConfigureKestrel(options =>{
    string url = "...:";  // 服务端的ip和端口
    Uri uri = new Uri(url);
    options.ListenAnyIP(uri.Port, listenOptions => 
        listenOptions.Protocols = HttpProtocols.Http2;
        listenOptions.KeepAliveTime = TimeSpan.FromSecond(30);  // 30s没通信流量就发ping
        listenOptions.KeepAliveTimeout = TimeSpan.FromSecond(10); // ping后10s无响应就判死
    );
});  // Microsoft自带的Kestrel服务器

builder.Services.AddGrpc(options => {
    options.MaxReceiveMessageSize = 4096;
    options.MaxSendMessageSize = 4096;
});

IHost host = builder.Build();
(host as WebApplication).MapGrpcService<xxxServer>();  // xxxServer后面其实现
await host.StartAsync();

四、Service实现

  1. 一元：

  • 服务端：

    public class SingleServer : SingleService.SingleServiceBase // SingleService.SingleServiceBase就是从proto编译出来的
    {
    public override Task SingleCommand(SingleRequest request)
    {
    // 处理业务
    return Task.From(new SingleResponse(){ ID = 123, Str = "xxx"});
    }
    }

  • 客户端：

    public class SingleClient
    {
    private SingleService.SingleServiceClient _client;

    复制代码 
      public SingleClient()
  {
      GrpcChannel channel = GrpcChannel.ForAddress("...:");  // 服务端的ip和端口，和TCP是一样的，客户端这边不用配置ip和端口，直接连接服务端的ip和端口就行
      _client = new SingleService.SingleServiceClient(channel);
  }

  public void Send()
  {
      SingleResponse response = _client.SingleCommand(new SingleRequest(){ ID = 123, Str = "xxx"});  // 调用proto中定义的方法，给一个请求参数，返回一个相应参数
      // 相应业务
  }

    }

  1. 双向流：

  • 服务端：

    public class TransServer : TransService.TransServiceBase // TransService.TransServiceBase就是从proto编译出来的
    {
    private int _id;

    复制代码 
      private ConcurrentDictionary<int,TaskCompletionSource<TransResponse>> _dic = [];

  private IAysncStreamReader<TransResponse> _responseReader;

  private IAysncStreamReader<TransRequest> _requestReader;

  public override async Task Connect(IAysncStreamReader<TransResponse> responseReader, IAysncStreamReader<TransRequest> requestReader)
  {
      _requestReader = requestReader;
      _responseReader = responseReader;
      await LoopRead();  // 服务端循环读
  }

  public Task<TransResponse> Send()
  {
      TaskCompletionSource<TransResponse> cts = new TaskCompletionSource<TransResponse>();
      id++;
      _dic[id] = cts;
      try
      {
          return await cts.Task.ConfigureAwait(false);
      }
      finally
      {
          _dic.Remove(id);
      }
  }

  private async Task LoopRead()
  {
      await foreach (TransResponse resp in _requestReader.ReadAllAsync())
      {
          if (_dic.ContainsKey(resp.Id))
          {
              // 处理业务
              _dic.TrySetResult(resp);
          }
      }
  }

    }

  • 客户端：

    public class TransClient
    {
    private int _id;

    复制代码 
      private IAysncStreamReader<TransResponse> _responseReader;

  private IClientStreamWriter<TransRequest> _requestReader;

  public TransClient()
  {
      Create();
  }

  public void Create()
  {
      GrpcChannel channel = GrpcChannel.ForAddress("...:");  // // 服务端的ip和端口，和TCP是一样的，客户端这边不用配置ip和端口，直接连接服务端的ip和端口就行
      _client = new SingleService.SingleServiceClient(channel, new GrpcChannelOptions{
              KeepAliveTime = TimeSpan.FromSecond(30);    // 30s没通信流量就发ping
              KeepAliveTimeout = TimeSpan.FromSecond(10); // ping后10s无响应就判死 与客户端那边是独立的，各自发各自的ping，当自己发通信断连后，下一次自己的主动请求抛RpcException异常；
      });

      AsyncDuplexStreamingCall<TransRequest, TransResponse> call = this._client.Connect();  // 比一元多的环节
      _requestReader = call.ResponseReader;
      _responseReader = call.RequestReader;  // 这里注意下，对于客户端来说，主动发送时发送response，response流才是发送流，因此这里需要调转一下
      await LoopRead();  // 客户端也需要循环读，且作为主动发起请求的客户端，不需要接收后再做相应，因此LoopRead处理业务后退出即可
  }

  public Task<TransResponse> Send()
  {
      _responseReader.Send(new TransResponse() { Id = _id ...});
  }

  private async Task LoopRead()
  {
      try
      {
          await foreach (TransResponse resp in _requestReader.ReadAllAsync())
          {
              // 处理业务
          }
      }
      catch(Exception)
      {
          await Task.Delay(3000);
          Create();  // 此处省略了锁和一些线程同步的内容，意思就是出现异常就等三秒，然后重新连接
      }
  }

    }

五、断连处理

一元RPC为发送一条请求，接收一条响应，本身没有链接状态，不需要处理断连。

  1. 客户端：

ConfigureKestrel中增加

  • listenOptions.Protocols = HttpProtocols.Http2；

  • listenOptions.KeepAliveTime = TimeSpan.FromSecond(30)； // 30s没通信流量就发ping

  • listenOptions.KeepAliveTimeout = TimeSpan.FromSecond(10)； // ping后10s无响应就判死

下次调用时会报出RpcExcption异常；

  1. 服务端：
  • channel = GrpcChannel.ForAddress(addr, new GrpcChannelOptions{

KeepAliveTime = TimeSpan.FromSecond(30)；

KeepAliveTimeout = TimeSpan.FromSecond(10)；

});

下次调用时会报出RpcExcption异常，ReadAllAsync()抛出异常就算断连，等待3秒钟后重新创建channel和client对象，直至进程结束；

六、GRPC数据读写逻辑：

  1. 双方固定request.Id作为单次发送的表示，即在proto的message中加上int64的id；

  2. 服务端，调用GRPC发送流进行发送，传递带有id的message后，在线程安全的字典中加入id(key)、TaskCompletionSource<响应message> tcs，并return等待await tcs.Task.ConfigureAwait()；在另外的地方循环读取解决，匹配响应的id，在字典中找到对应tcs就给它TrySetResult，左边请求调用就return回去；

  3. 客户端，不进行处理；

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