Protobuf 101

ในโลกของการพัฒนา Software เรามักจะเจอการส่งข้อมูลไปมาระหว่างระบบอยู่แล้ว ยิ่ง Micro Services Architecture เป็นอะไรที่คนส่วนใหญ่ใช้กันแล้ว

โดยสรุปสั้นๆเป็น 2 หัวข้อง่ายๆละกัน เช่น

1. การส่งข้อมูลระหว่าง Application ไป Server (public API)
2. การส่งข้อมูลกันระหว่าง Server – Server (private API)

ซึ่งเจ้าการส่งข้อมูลไปมาแบบทั่วไปเลยที่คนรู้จักกันดีก็คงไม่พ้น JSON และ XML นั้นแหละ เพราะเวลาถามนักพัฒนาหลายท่านก็จะตอบประมาณว่าใช้เจ้า JSON หรือ XML แล้ว serialization เอาสิ จะได้รวดเร็ว บางคนก็จะบอกใช่ JSON ดีกว่า XML หรืออะไรกันไปต่างๆนา

แต่จริงๆแล้วเครื่องมือแต่ละชนิดมันออกแบบมาไม่เหมือนกัน ซึ่งวันนี้ที่จะมาพูดถึงคือเจ้า Protocol Buffer เป็นอีกเครื่องมือนึงที่ช่วยในการพัฒนาการส่งข้อมูลขนาดระหว่างระบบที่ทําให้ได้ขนาดที่เล็กมากๆ และ การส่งข้อมูลใน distributed application เลย (ลองนึกภาพ distributed app. ต้องส่งข้อมูลผ่าน xml หรือ json มันจะกินเวลา processing แต่ละ node ขนาดไหนล่ะ)

Protocol Buffer คืออะไร?

เจ้านี้คือเครื่องมือที่ Google พัฒนาขึ้นมาเพื่อใช้ในการ serializing structured data เพื่อใช้ในการส่งข้อมูลจาก A ไป B ง่ายๆแบบนั้นแหละ 🙂 ไม่ได้มีไรลึกซึ้งกว่านี้

ควรใช้ Protocol Buffer ตอนไหน?

จริงๆแล้ว ไม่ว่าจะเป็น Json, XML หรือ Protocol Buffer ฒันก็มีข้อดีแตกต่างกันไป ไม่มีอะไรบังคับว่าเราต้องใช้แต่ตัวนี้เท่านั้น โดย

1. Json
   • readable/editable
   • browser support มากๆ
   • ใช้กับพวก Ajax นี้เป็นอย่างดีเลยล่ะ
   • ไม่จําเป็นต้องรู้ schema มาก่อน ก็สามารถ parse ได้ (เช่น ใช้ JSONarray จัดการลงลง Schema ให้หมดเลย แบบตัวอย่างนี้ Stackoverflow)
2. XML
   • readable/editable
   • standard สําหรับการใช้ SOAP เลย
   • tools support ก็เยอะ (xsd,xslt,dom)
   • ไม่จําเป็นต้องรู้ schema มาก่อน ก็สามารถ parse ได้
3. Protobug
   • จุดเด่นสุดๆๆของมันเลยคือเรื่องของ เล็กมากๆๆๆ
   • fast processing
   • แต่มันต้องการ schema เพื่อใช้การ decode มันออกมา เพราะเราต้องมี message definition ชัดเจนเลย (มันจะใช้ได้ถ้าเรามี .proto file เท่านั้น ลองดูวิธีใช้ด้านล่างจะเข้าใจ)
   • unable to read, not human friendly (binary format)

ก็จากที่เห็นมันก็มีดีไปกันคนละอย่าง เพราะฉะนั้นถ้าย้อนกลับไปต้อนแรกที่บอกว่า การส่งข้อมูลหลักๆมี 2 แบบนี้

1. การส่งข้อมูลระหว่าง Application ไป Server (public API)
2. การส่งข้อมูลกันระหว่าง Server – Server (private API)

ถ้าส่วนตัวจะเลือกใช้ว่า public API ส่วนใหญ่จะเป็นพวก JSON/XML กันไป เพราะมัน Support ทุก browser และ กับพวก Ajax อีกด้วย เวลาส่งข้อมูลกันไปมา แต่พอเป็น private API ก็มาใช้ Protocol Buffer เพื่อเพิ่มความเร็วในการส่งข้อมูล

ส่วนความเร็วในการส่งข้อมูลเพิ่มเท่าไร ลองดูจาก chart ข้างล่างที่มีคนทําไว้แล้ว 🙂 ลองอ่านตัวเต็มได้จาก ref. ข้างล่างน่ะ (แบบ Serialize และ ไม่ Serialize น่ะ)

วิธีใช้ Protocol Buffer?

โดยขั้นตอนการใช้งาน Protocol Buffer ง่ายมากคือ

1. เราให้เรา message format ชองเราออกมาในรูปแบบของ .proto file
2. แล้วใช้ protocol buffer compiler generate class ออกมาให้เรา แล้วเราก็เอาไปใช้

การ define message format เสร็จแล้วจะมีรูปร่างหน้าตางี้

ทีนี้เวลาเรา compile มันออกมา เราก็จะใช้ protoc ซึ่งเป็น compiler ของมันในการ generate message format เป็น class

ซึ่งใน Protocol Buffers มันรองรับหลายภาษาอยู่เช่น

• C#
• C++
• Java
• Python
• Go

เราก็แค่เปลี่ยน arguments จาก –java_out เป็น –python_out หรือ –csharp_out เป็นต้น

ซึ่งหลังจากการ generate ด้วย protoc แล้วเราจะได้ไฟล์ออกมาเป็นไฟล์ _FileName_Proto.Langage เช่น ตามตัวอย่างข้างบนก็จะเป็น AddressBookProto.Java นั้นเอง แล้วเราก็เอาไปเรียกใช้ตามปกติทั่วไป ของ Builder Pattern

AddressBook.Builder addressBook = AddressBook.newBuilder();

พวกนี้เราสามารถดู Lanaguage Guilde ได้ หรือ เราจะลองเล่นเองได้จากที่นี้เลย (เป็น Java Client น่ะ)

• Surajnayak
• Javatechblog

สรุปปปปปป

ทุกเครื่องมือมีดีคนละอย่างไม่มีไรแตกต่างกัน เพราะฉะนั้นแค่เลือกใช้ให้ถูกเป็นพอ 🙂

ถ้าส่วนตัวจะเลือกใช้ว่า public API ส่วนใหญ่จะเป็นพวก JSON/XML กันไป เพราะมัน Support ทุก browser และ กับพวก Ajax อีกด้วย เวลาส่งข้อมูลกันไปมา แต่พอเป็น private API ก็มาใช้ Protocol Buffer เพื่อเพิ่มความเร็วในการส่งข้อมูล และยิ่งถ้าเป็น distributed system ความเร็วส่งผลค่อนข้างเยอะ ตาม Performance ที่เขียนไว้ข้างบน (อารมณ์ read-write บน ssd กับ hdd อะ ว่าเวลาช้าแล้วส่งผลให้ข้อมูลมันตอบสนองไม่ทัน)