PHPでもgRPCサーバを立てたいだけの人生だった

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Laravel JP Conference PHPでもgRPCサーバを立てたいだけの人生だった 2019年2月16日 (土) 株式会社Nextat 中榮健二 Nextat Inc. 1

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1月某日カンファレンスのタイムテーブルを見たぼく「？？？」 Nextat Inc. 2

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実質LT枠だこれ！紅白の裏番組みたいなセッションへようこそ！ Nextat Inc. 3

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自己紹介京都から来ました ‒ 中榮健二（なかえけんじ） ‒ twitter: @n̲1215　 ‒ 株式会社Nextat 取締役 ‒ baserCMS コアコミッター ‒ 普段は Laravel + Unity でソシャゲ開発など ‒ 好きなIlluminateコンポーネントはilluminate/container Nextat Inc. 4

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発表概要 1. gRPCとは 2. Protocol Buﬀers 3. gRPCの使いどころ 4. PHPとgRPC 5. PHPでgRPCサーバを実現する試み 6. gRPCサーバに見るPHPの未来 Nextat Inc. 5

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今日のお題はLaravelにほぼ関係ない話ですがぼくはLaravelにつよいエンジニアなので Laravelの話も申し訳程度に挟んでいきます Nextat Inc. 6

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1. gRPCとは Nextat Inc. 7

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gRPCとは Google製のRPCフレームワーク → gpc.io RPC = Remote Procedure Call (遠隔手続呼出) 'g' の意味はリリース毎に違うらしい 1.0 'g' stands for 'gRPC', 1.1 'g' stands for 'good', ... Microservicesの文脈でサービス間通信での利用例が増えているハイパフォーマンス Nextat Inc. 8

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gRPCの通信プロトコル over HTTP/2を前提に策定されているメッセージのボディがバイナリ TCPコネクションの使い回しネットワークリソース利用効率最近gRPC‒Webという追加の仕様/ライブラリがGAに gRPCのための機能が足りないWebブラウザにも対応 Nextat Inc. 9

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サーバ・クライアント間の通信の種類 4種類 HTTP/2だから効率よく双方向通信が可能 Nextat Inc. 10

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(1) Unary RPCs 1リクエスト / 1レスポンス多くのWebアプリ開発者が慣れ親しんだもの Nextat Inc. 11

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(2) Server streaming RPCs 1リクエストに対しサーバが複数回のレスポンスを返す送信完了までクライアントがストリームからメッセージを読むサーバープッシュ Nextat Inc. 12

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(3) Client streaming RPCs 複数回のリクエストを送信しサーバが1回レスポンスを返す送信完了までサーバがストリームからメッセージを読むデータのアップロードなどに利用可能 Nextat Inc. 13

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(4) Bidirectional streaming RPCs リクエストとレスポンスが多対多双方向ストリーミング順序に決まりはないチャットなどに利用可能 Nextat Inc. 14

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2. Protocol Buﬀers Nextat Inc. 15

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Protocol Buffers (Protobuf) gRPCが利用するIDL 兼メッセージ交換用のバイナリフォーマット IDL = Interface Definition Language インタフェース記述言語プログラミング言語に依存しない .protoファイルから言語実装を自動生成できる gRPCとは独立して使うこともできる例）REST API + リクエストボディやレスポンスボディに Protocol Buffers Nextat Inc. 16

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Protocol Buﬀers 定義ファイルの書式 Message → リクエストやレスポンスのデータ構造を記述 Service → RPCの定義を記述 // service.proto syntax = "proto3"; package service; service Echo { rpc Ping (Message) returns (Message) { } } message Message { string msg = 1; } Nextat Inc. 17

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protoc (Protocol Compiler) .protoファイルをprotocでビルドして各言語の実装を生成する拡張が容易 $ protoc -I=. --php_output=. service.proto Nextat Inc. 18

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3. gRPCの使いどころ Nextat Inc. 19

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gRPCのメリットパフォーマンス、ネットワークリソースの効率的利用双方向通信クライアントの実装が言語ごとに自動生成できるスキーマが定まるので型のエラーが起きにくいコンパイル時のエラーないし静的解析で検知しやすい定義ファイルの内容がそのままAPIの定義となる実装とAPIドキュメントが剥離しない JSON Schema / Open API / Swagger etc. からの解放！ Nextat Inc. 20

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gRPCのデメリット開発中に通信の中身を確認しにくい HTTP/2は実質暗号化通信が必須バイナリフォーマット grpc‒gateway(gRPC to JSON proxy)などの周辺ツール定義ファイルから各言語の実装をビルドするのが少し手間サーバとクライアントで定義ファイルのバージョンが違って落ちることも v3でクライアントが壊れにくいように改善している Nextat Inc. 21

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gRPCの使いどころマイクロサービスのバックエンドでのサービス間通信公式クライアントしかないスマホアプリ用のサーバゲームのAPIサーバチャットやバトルシステムの通信方式をまとめられる gRPCの亜種の例もあり一般向けの公開APIに用いるのは今のところつらそうブラウザ対応は今後改善されていくはず Nextat Inc. 22

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gRPC良さそうじゃん！使ってみたい！ Nextat Inc. 23

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4. PHPとgRPC Nextat Inc. 24

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ここでPHPerの皆様には悲しいお知らせがあります Nextat Inc. 25

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PHPでのgRPCサーバは茨の道です PHP界隈ではgRPCの話はほとんど聞かない phpconでクライアントの話: php grpc‒client in phpcon2018 PHPによるgRPCクライアントは公式サポートリクエスト使い捨てのPHPの通常の動作方式ではStreamingが不可能ドキュメント(PHP用)：サーバ側はNode.JSを使ってね ❤ Google Groupでのとある発言 : PHPでgRPCサーバ作っても特殊な構成になるしあまり役に立たないよね（意訳）参考：なぜPHPはgRPCサーバーがサポートされていないのか？ Nextat Inc. 26

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PHPerのぼく涙目言語に依存しないって言ったじゃない！！！！！ Google様謹製の某langに宗旨替えするしかないのか？ Nextat Inc. 27

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PHPは歯ブラシ PHPは◯◯◯である ‒ quipped PHPは歯ブラシくらい興奮に値する。シンプルで、毎日使う便利な道具。伝説のPHP作者「Rasmus Lerdorf」名言集を聞くと嫌PHP厨がファビョる歯を磨くための便利な道具 Nextat Inc. 28

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えらい人が用途にあったプログラム言語を選べとおっしゃる Nextat Inc. 29

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あなた達はいつも正しいね…… Nextat Inc. 30

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だがここは Laravel JP Con ロマン枠（実質LT枠） Nextat Inc. 31

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PHPerには歯ブラシで船舶を磨く自由が与えられているってボクが言ってました Nextat Inc. 32

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5. PHPでgRPCサーバを実現する試み Nextat Inc. 33

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PHPだけ仲間はずれは寂しい公式非サポートに反旗を翻すPHPerたちの姿が PHPのみで実現するわけではない通常のPHPの構成でダメなら通常じゃない構成でやればいいじゃない Unary RPC対応だけでも嬉しい Nextat Inc. 34

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5‒1. PHP‒FPM 前段にProxy gRPC → FastCGI 通常の構成から大きくは外れない GitHubでもいくつか見つかるがほとんど更新が止まっている bakins/grpc‒fastcgi‒proxy LTD‒Beget/grpc‒to‒fpm 基本的にUnary RPCのみ。stream対応は辛そう Nextat Inc. 35

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5‒2. Swoole https://www.swoole.co.uk/ コルーチンベースの非同期並行実行ライブラリ(PHP拡張/C言語) SwooleのHTTPサーバはHTTP/2にも対応し、ハイパフォーマンス Unary RPCが実装可能であることが示されている gRPCフレームワークとしての整備はされていない Swoole自体は中華圏で実績あり。WeChatのテンセントなど Nextat Inc. 37

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なぜか公式grpc‒clientのリポジトリに gRPCサーバ実装例 Nextat Inc. 38

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5‒3. php‒grpc (RoadRunner) 　 https://github.com/spiral/php‒grpc RoadRunner (Golang製のPHPアプリケーションサーバ) を利用前面のGoサーバがgRPCのリクエストを受け、PHPのworkerに振る開発元は Spiral Scout 開発の経緯: PHP was never meant to die 最新のプレゼン資料（ロシア語）: RoadRunner Nextat Inc. 39

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php‒grpcを試した調べた中で一番コード生成などが整っていそうだった前述の定義ファイルを // service.proto syntax = "proto3"; package service; service Echo { rpc Ping (Message) returns (Message) { } } message Message { string msg = 1; } Nextat Inc. 40

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Serviceの実装例コンパイルするとインターフェースが自動生成されるので実装する setMsg(strtoupper($in->getMsg())); } } Nextat Inc. 41

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ワーカーのエントリポイントの実装例 RoadRunnerがワーカーを起動するエントリポイントのファイルを作成 registerService( \Service\EchoInterface::class, new \App\EchoService() ); $streamRelay = new \Spiral\Goridge\StreamRelay(STDIN, STDOUT); $worker = new \Spiral\RoadRunner\Worker($streamRelay); $server->serve($worker); Nextat Inc. 42

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せっかくなのでクライアントもPHPで $credential, ]); $message = new Service\Message(); $message->setMsg(!empty($argv[1]) ? $argv[1] : 'Hello'); [$reply, $status] = $client->Ping($message)->wait(); $client->close(); echo 'Server Response: ' . $reply->getMsg() . PHP_EOL; Nextat Inc. 43

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サーバ golang製なのでビルドするとワンバイナリになる: rr‒grpc 設定はyamlで手軽に書ける .rr.yaml grpc: listen: "tcp://:9001" proto: "../protos/service.proto" 定義ファイル tls: key: "../cert/server.key" cert: "../cert/server.crt" workers: command: "php worker.php" エントリポイントのファイルを実行 pool: numWorkers: 4 ワーカーの数 Nextat Inc. 44

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サーバを起動 $ rr-grpc serve -v -d Nextat Inc. 45

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クライアントを実行 Nextat Inc. 46

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サーバ側の様子 Nextat Inc. 47

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PHPで実装を書いたサーバとクライアントでgRPC通信ができた！ストリーミングはまだ試してません SwooleとRoadRunnerはイケそうな感触 Nextat Inc. 48

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6. gRPCサーバに見るPHPの未来 Nextat Inc. 49

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PHPアプリケーションサーバの新潮流 Swoole、PHP PM、RoadRunner etc. gRPCのためだけに作られたわけではない非同期・並行処理やハイパフォーマンスのためアプリケーションサーバの柔軟性のためよりPHPに近いところもしくはPHP自体でサーバを制御したい alt PHP‒FPM Nextat Inc. 50

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従来のPHPのメリット：リクエストごとに状態がリセットされる不正な状態が後に残りにくい状態に無頓着なコードでも比較的安全 Nextat Inc. 51

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デメリットリクエストごとに初期化処理パフォーマンスが犠牲に PHP自体はとても速くなったにも関わらずリクエスト毎に同じ処理をしていては遅いフルスタックなLaravelは顕著に重い色々なキャッシュで高速化 Nextat Inc. 52

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alt PHP‒FPMによるトレードオフの反転 PHPアプリケーションの初期化処理を前倒しできるものが多いサーバorワーカーの立ち上げ時に初期化リクエストごとの重複処理がなくなる Appサーバ起動時の初期化は他言語では普通にやっていることキャッシュしたらリクエストをまたいで状態が残るのは同じでしょ？ Nextat Inc. 53

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PHP最大のメリットを捨てて "速さ"を手に入れる Nextat Inc. 54

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参考： Swooleのベンチマーク TechEmpower Framework Benchmarksより PHP7 Laravel Nextat Inc. 55

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Swoole 多言語の強豪たちを押しのけ4位 PHPというかC Nextat Inc. 56

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今からできること PHPでgRPCサーバを実戦投入するのは時期尚早安定して流行すると仮定しても数年はかかる今からPHPの変化に備えることはできる Nextat Inc. 57

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今からできること　～　HTTP FastCGIよりHTTPの世界に近くなる HTTPやTLSの勉強 HTTP/2全然わからん。え、もうHTTP/3が？ HTTPメッセージのライブラリへの習熟 PSR‒7が選ばれることが予想される。実装はいくつかある LaravelはSymfony HTTP Foundationを採用しているが PSR‒7 Bridgeはある Nextat Inc. 58

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今からできること　～　疎結合な設計フレームワークとユーザコードの分離複数の構成を考慮したフレームワークがどんどん出てきそういざという時に移し替えられるようにプレゼンテーション層の分離サクッとHTTPメッセージの中身を変更できるように Nextat Inc. 59

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今からできること～初期化処理と状態イミュータビリティを意識完全コンストラクタサービスコンテナによる依存解決に気をつける HTTPリクエスト依存のクラスをコンテナに入れないバグの温床になる LaravelのFormRequestの設計はこの文脈ではアンチパターン HTTPリクエストから導出される値や認証済ユーザなども同様個別のHTTPリクエストを受ける前に解決できる処理なのかどうかキャッシュやパフォーマンスを考えることにも繋がる Nextat Inc. 60

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まとめ gRPCとProtocol Buﬀersはいいぞ PHPのgRPCサーバは公式サポートがないが、PHP界隈でもgRPCサーバに対応する動きがある Swoole、RoadRunnerなど脱PHP‒FPMの流れ PHPの今後に期待 Nextat Inc. 61

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追伸 RoadRunnerを触っていたらビルドの都合でgolang不可避入信した 1.11で入ったModulesが便利 Nextat Inc. 62

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ご清聴ありがとうございましたこの後のAsk The Speakerでも質問受付お手柔らかに We're hiring!! Nextat Inc. 63