Андрианов А.В., Калинин А.С., Лаптева М.Г.
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ GRPC В СОВРЕМЕННЫХ МИКРОСЕРВИСНЫХ АРХИТЕКТУРАХ: ПЛЮСЫ И МИНУСЫ ПО СРАВНЕНИЮ С REST *
Аннотация:
статья посвящена сравнению двух подходов к организации взаимодействия между микросервисами: gRPC и REST. Рассмотрены ключевые аспекты каждого метода с точки зрения производительности, масштабируемости, удобства разработки, совместимости и экосистемы. На основе анализа документации и существующих исследований выявлены сильные и слабые стороны gRPC и REST. Приведены сравнительные таблицы преимуществ и недостатков, а также сформулированы рекомендации по выбору подхода в различных ситуациях.
Ключевые слова:
микросервисная архитектура, взаимодействие микросервисов, производительность, масштабируемость, удобство разработки, совместимость, экосистема, сравнительный анализ, выбор протокола, протоколы взаимодействия
Микросервисная архитектура подразумевает разделение системы на множество мелких автономных сервисов, взаимодействующих друг с другом по сети. Протокол обмена данными между такими сервисами существенно влияет на производительность, масштабируемость и удобство сопровождения системы. REST (Representational State Transfer) и gRPC (Google Remote Procedure Call) являются двумя популярными подходами к организации API в микросервисах. REST основан на протоколе HTTP версии 1.1 и выше, и передает данные в текстовых форматах (JSON, XML), тогда как gRPC использует компактный двоичный формат Protocol Buffers поверх HTTP версии 2 и выше. Основное отличие в архитектуре: gRPC ориентирован на удаленные вызовы функций (RPC), а REST — на представление ресурсов (URI и HTTP-методы).GRPC реализует парадигму удаленного вызова процедур (RPC) [1]. Клиент вызывает методы на сервере, как локальные функции. Сервисы и сообщения описываются в файлах .proto с помощью языка описания интерфейсов Protocol Buffers, что позволяет автоматически генерировать код клиента и сервера на разных языках. Передача данных осуществляется по протоколу HTTP/2, который поддерживает мультиплексирование запросов в одном соединении и bidirectional-стриминг (обмен данными по непрерывному потоку). Благодаря бинарной сериализации и HTTP/2 gRPC обеспечивает высокую скорость передачи данных и эффективное взаимодействие сервисов.REST-архитектура строится на ресурсном подходе: сервер предоставляет ресурсы по URL, а клиент оперирует ими через стандартные HTTP-методы (GET, POST, PUT, DELETE и т.п.) [2]. Данные обычно передаются в формате JSON или XML, который прост для чтения и отладки. Такая схема не требует единого определяющего интерфейса: API часто документируются через спецификации OpenAPI или Swagger. Как отмечают источники, спецификация OpenAPI предоставляет стандартный интерфейс для RESTful API, позволяя описать параметры и возможности сервисов. Благодаря текстовой природе данных REST API легко интегрируются с браузерами и общими HTTP-клиентами.Таким образом, архитектурно gRPC предлагает сервис-ориентированный подход с четко определенными методами и сообщениями, тогда как REST — ресурсно-ориентированный с гибкими URI и состояниями. Выбор между ними зависит от задачи: gRPC лучше подходит для внутренняя коммуникация между высоконагруженными сервисами, а REST — для публичных или широко интегрируемых API.Ключевым преимуществом gRPC является высокая производительность обмена сообщениями. Использование двоичной сериализации Protocol Buffers делает сообщения компактными и легкими для обработки [3]. Вплоть до 2025 года исследования показали, что gRPC может обрабатывать запросы с гораздо большей пропускной способностью и меньшей задержкой, чем REST over JSON. Например, бенчмарки показывают, что в задачах микросервисной архитектуры gRPC превосходит REST по скорости в несколько раз. Habr-исследование отметило, что gRPC лучше справляется с отправкой данных, обеспечивая более высокую производительность, чем при приеме, что связано с оптимизацией HTTP/2. Эти результаты объясняются тем, что двоичный формат Protobuf и HTTP/2-соединения минимизируют объем данных, передаваемый по сети.С другой стороны, REST имеет более простой стек: передачи происходят в текстовых форматах JSON/XML по протоколу HTTP/1.1 [4]. Это делает REST-интеграцию простой и понятной, но накладные расходы при парсинге и больший размер сообщений снижают производительность. Тем не менее, в сценариях с небольшими нагрузками или где важна читаемость данных, разница может быть несущественной. Кроме того, REST-запросы легко кэшируются на промежуточных узлах, а трассировка и логирование в человекочитаемом формате упрощают диагностику проблем. Таким образом, хотя gRPC обычно быстрее, REST удобнее для простой проверки работоспособности и распространенных случаев использования.Масштабируемость систем на gRPC и REST зависит от того, как эффективно протоколы используют сетевые ресурсы при росте нагрузки. Благодаря HTTP/2 и мультиплексированию, gRPC позволяет клиенту посылать множество запросов по одному соединению, эффективно использует пропускную способность и снижает нагрузку на установку соединений. Это особенно важно при горизонтальном масштабировании: множество RPC могут выполняться по стабильному каналу, а сервер может обслуживать больше параллельных запросов без переполнения портов.REST на HTTP/1.1 традиционно открывает отдельное соединение для каждого запроса или использует пул соединений. При очень высоких нагрузках это может требовать больше ресурсов на поддержание соединений. Кроме того, REST поддерживает только модель запрос-ответ, что не позволяет серверу отправлять данные клиенту асинхронно. В отличие от него, gRPC поддерживает потоковую передачу данных: сервер может отправлять несколько сообщений в ответ на один запрос, а клиент может продолжать посылать данные без закрытия соединения. Это делает gRPC хорошо масштабируемым для случаев с большими потоками данных или realtime-приложениями.Инфраструктура и экосистема также влияют на масштабируемость. Современные балансировщики нагрузки и прокси оптимизированы для HTTP/2, и gRPC и могут эффективно маршрутизировать RPC-запросы. REST же поддерживается практически всеми существующими API-шлюзами и балансировщиками без дополнительных настроек, что облегчает его масштабирование в традиционных веб-инфраструктурах. В целом, gRPC даёт выигрыш в масштабировании при внутренней высоконагруженной коммуникации, тогда как REST использует проверенную экосистему для внешних API и легко расширяется благодаря обилию существующих решений.gRPC предлагает строгую контрактную модель: все сервисы и сообщения определяются в .proto-файлах. Это обеспечивает единую схему API и автоматизацию: компилятор protoc генерирует код клиентов и серверов, что уменьшает рутинный код и исключает классы ошибок на стороне разработчика. Благодаря строгой схеме легко отслеживать изменения API — несовместимые изменения видны при компиляции, а типизация исключает многие ошибки. Однако это означает, что при изменении формата данных нужно пересобирать и развёртывать обе стороны сразу.REST в базовом виде не требует единой схемы: разработчики могут эволюционировать API более гибко, добавляя новые поля в JSON без изменений у клиентов. Для поддержки качества документации и кроссплатформенной совместимости обычно используют OpenAPI спецификации. OpenAPI позволяет описать все конечные точки API, параметры и структуры данных, после чего сгенерировать документацию и SDK для разных языков. Несмотря на это, в REST-коде обычно нет из коробки встроенной генерации клиента, нужно полагаться на сторонние инструменты и заботиться о согласованности документации.С точки зрения обучения и удобства отладки REST ощутимо проще: знакомый HTTP/1.1 и человекочитаемый JSON легко проверять через браузер или утилиты вроде cURL/Postman [5]. В gRPC может быть сложнее быстро протестировать метод без сгенерированного клиента. Некоторая литература отмечает более высокую кривую обучения gRPC из-за необходимости изучать Protocol Buffers и аспекты HTTP/2. Но при масштабном проекте преимущества явного контракта, типобезопасности и встроенной генерации кода часто перевешивают первоначальные издержки. Разработчики получают надежную основу, но должны освоить новые инструменты.gRPC по умолчанию использует HTTP/2, что обеспечивает эффективный обмен данными, но требует поддержки этого протокола на стороне клиента. Большинство серверных сред поддерживают HTTP/2, но браузеры не умеют напрямую вызывать gRPC-сервисы. Для взаимодействия из браузера используется gRPC-Web или специальные прокси/транскодеры, такие как gRPC-Gateway, которые переводят REST/JSON запросы в gRPC. Это добавляет сложность при интеграции и развёртывании, особенно если нужно обслуживать и веб-клиентов, и микросервисы единым API.REST-API, основанные на HTTP/1.1/2 и JSON, имеют наибольшую совместимость. Практически любая платформа и язык программирования, используемые для веб-разработки, умеют делать HTTP-запросы и парсить JSON. Браузеры, мобильные приложения и сторонние клиенты беспрепятственно работают с REST, что делает его универсальным выбором для внешних сервисов. Это обеспечивает гладкую интеграцию: для REST не нужны особые прокси, а миграция данных и добавление новых клиентов обычно не требуют сложной настройки.Гибкость схемы играет роль и при обновлениях API. gRPC-схема более жёсткая: изменение структуры сообщения может потребовать версии протокола и синхронного обновления всех клиентов. REST более эластичен: например, добавление нового поля в JSON не сломает старые клиенты, если они его игнорируют. Однако такая гибкость может привести к непредвиденным расхождениям в понимании форматов. При этом спецификации OpenAPI для REST помогают формализовать контракт, но они часто являются дополняющими, а не обязательными, что сказывается на поддержке совместимости.gRPC развивается под эгидой Cloud Native Computing Foundation и получает широкую поддержку в облачных средах. Существует официальная поддержка gRPC во многих языках, таких как C++, Java, Go, Python, C#, Node.js и др., с полноценной генерацией кода. В экосистеме gRPC появились инструменты для тестирования, мониторинга и трассировки. Также gRPC легко интегрируется с современными сервисными шинами: Envoy и Istio из коробки обрабатывают gRPC-запросы, что упрощает маршрутизацию, балансировку и мониторинг.REST имеет чрезвычайно зрелую экосистему. Почти для любого языка есть фреймворки для быстрого создания REST API (например, Spring Boot, Express.js, Django REST framework и др.). Стандарты OpenAPI/Swagger позволяют автоматически генерировать документацию и SDK, а инструменты наподобие Swagger UI, Redoc, Postman и облачные API-шлюзы обеспечивают удобную работу с REST-интерфейсами [6, 7]. Последняя версия спецификации OpenAPI 3.1 обеспечивает совместимость с JSON Schema и дополняет спецификацией форматы данных. Благодаря огромному сообществу и набору готовых решений, интеграция и отладка REST-сервисов очень удобна и хорошо документирована.Таким образом, gRPC выигрывает встроенной поддержкой кодогенерации и потоковой передачи данных, а REST — поддержкой стандартов описания API и массовым сообществом. Выбор инструментария должен учитывать существующие требования: при необходимости высокого контроля и формального контракта gRPC дает преимущество, а при ориентире на скорость разработки и максимальную совместимость — REST.Выбор между gRPC и REST в микросервисной архитектуре следует делать исходя из требований системы. gRPC обеспечивает более высокую производительность и расширенные возможности, что делает его предпочтительным для внутренних высоконагруженных сервисов и сценариев с большими потоками данных. REST выигрывает простотой, гибкостью и совместимостью: он хорошо подходит для публичных API и случаев, когда критичны читабельность и доступность на любых платформах.Оба подхода могут сосуществовать и дополнять друг друга. Часто используют гибридный подход: критические коммуникации внутри кластера реализуются на gRPC, а для взаимодействия с внешними системами – REST.Подводя итог, gRPC и REST — это не взаимоисключающие варианты, а инструменты с разными сильными сторонами. Если приоритетом является максимальная производительность и строгость контракта, gRPC предоставляет явные преимущества. Если же важны гибкость, простота интеграции и широкий набор инструментов, REST остаётся надежным выбором.
Номер журнала Вестник науки №6 (87) том 2
Ссылка для цитирования:
Андрианов А.В., Калинин А.С., Лаптева М.Г. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ GRPC В СОВРЕМЕННЫХ МИКРОСЕРВИСНЫХ АРХИТЕКТУРАХ: ПЛЮСЫ И МИНУСЫ ПО СРАВНЕНИЮ С REST // Вестник науки №6 (87) том 2. С. 1575 - 1583. 2025 г. ISSN 2712-8849 // Электронный ресурс: https://www.вестник-науки.рф/article/24079 (дата обращения: 17.07.2025 г.)
Вестник науки © 2025. 16+