Python gRPC FFT 计算服务

通过 Python + gRPC 提供 FFT (快速傅里叶变换) 远程调用服务，支持跨语言调用。

项目作用

本项目提供一个基于 gRPC 的 FFT 计算微服务：

• 输入: 采样频率、采样点数、时域数据
• 输出: 频率数组、幅度数组、相位数组
• 用途: 让其他语言（如 Go、Java、C++ 等）可以远程调用 Python 的 NumPy FFT 计算能力

性能测试结果

测试场景	采样点数	RPC 调用耗时
10Hz 正弦波	100	2.94ms
混合频率信号	200	370µs

功能特性

• ✅ gRPC 服务提供 FFT 计算 (时域 → 频域)
• ✅ 返回频率、幅度、相位数组
• ✅ PyInstaller 打包为可执行文件
• ✅ Docker 构建 ARM64 Debian 可执行文件
• ✅ Go 语言客户端示例

目录结构

py-calc-rpc/
├── proto/              # Protocol Buffers 定义
│   └── calc.proto
├── generated/          # 生成的 Python gRPC 代码
│   ├── calc_pb2.py
│   └── calc_pb2_grpc.py
├── go-client/          # Go 客户端示例
│   ├── main.go
│   ├── go.mod
│   ├── generate_proto.sh
│   └── gen/calc/       # 生成的 Go gRPC 代码
├── server.py           # gRPC 服务器
├── generate_proto.py   # Python 代码生成脚本
├── requirements.txt    # Python 依赖
├── app.spec           # PyInstaller 配置
├── Dockerfile.build   # Docker 构建文件
├── build_arm64.sh     # ARM64 构建脚本
└── README.md          # 本文档

快速开始

1. 安装依赖

pip install -r requirements.txt

2. 生成 gRPC 代码

python generate_proto.py

3. 启动服务器

python server.py --port 50051

4. Go 客户端调用测试

cd go-client
chmod +x generate_proto.sh
./generate_proto.sh
go run main.go

输出示例：

连接到服务器: localhost:50051

=== 示例1: 10Hz 正弦波 FFT ===
⏱️  RPC 调用耗时: 2.943459ms
采样频率: 100.0 Hz
采样点数: 100
信号频率: 10.0 Hz
最大幅度频率: 10.00 Hz (幅度: 50.00)

=== 示例2: 混合频率信号 (5Hz + 20Hz) FFT ===
⏱️  RPC 调用耗时: 370.625µs
检测到的主要频率峰值:
  频率:   5.00 Hz, 幅度:   100.00
  频率:  20.00 Hz, 幅度:    50.00

=== 总耗时: 3.378958ms ===

打包部署到 ARM64 设备

构建 ARM64 可执行文件

chmod +x build_arm64.sh
./build_arm64.sh

输出文件: dist/calc-server (约 36MB)

部署到远程 Docker 容器

# 拷贝到容器
docker cp dist/calc-server debian-container-host:/root/

# 在容器中启动服务
docker exec -d debian-container-host sh -c '/root/calc-server --port 50051 > /tmp/calc.log 2>&1'

# 查看日志
docker exec debian-container-host cat /tmp/calc.log

# 检查服务状态
docker exec debian-container-host ss -tlnp | grep 50051

部署到远程主机 (SSH)

# 上传
scp dist/calc-server user@remote-host:/opt/

# 远程启动
ssh user@remote-host "chmod +x /opt/calc-server && nohup /opt/calc-server --port 50051 &"

API 说明

gRPC 接口定义

service CalcService {
  rpc FFT(FFTRequest) returns (FFTResponse);
}

message FFTRequest {
  double sampling_rate = 1;  // 采样频率 (Hz)
  int32 num_samples = 2;     // 采样点数
  repeated double time_data = 3;  // 时域数据
}

message FFTResponse {
  repeated double frequencies = 1;  // 频率数组
  repeated double amplitudes = 2;   // 幅度数组
  repeated double phases = 3;       // 相位数组
}

Python 客户端调用

import grpc
from generated import calc_pb2, calc_pb2_grpc

channel = grpc.insecure_channel('localhost:50051')
stub = calc_pb2_grpc.CalcServiceStub(channel)

request = calc_pb2.FFTRequest(
    sampling_rate=100.0,
    num_samples=100,
    time_data=[...]  # 时域数据
)

response = stub.FFT(request)
print(response.frequencies)
print(response.amplitudes)

Go 客户端调用

import pb "github.com/yourorg/py-calc-rpc/gen/calc"

conn, _ := grpc.Dial("localhost:50051", grpc.WithInsecure())
client := pb.NewCalcServiceClient(conn)

req := &pb.FFTRequest{
    SamplingRate: 100.0,
    NumSamples:   100,
    TimeData:     timeData,
}
resp, _ := client.FFT(context.Background(), req)

常用命令速查

操作	命令
安装依赖	pip install -r requirements.txt
生成 Python gRPC 代码	python generate_proto.py
启动服务器	python server.py --port 50051
构建 ARM64 可执行文件	./build_arm64.sh
拷贝到 Docker 容器	docker cp dist/calc-server container:/root/
容器内启动服务	docker exec -d container /root/calc-server
生成 Go gRPC 代码	cd go-client && ./generate_proto.sh
运行 Go 客户端	cd go-client && go run main.go

依赖说明

Python:

• grpcio, grpcio-tools, protobuf
• numpy
• pyinstaller

Go:

• google.golang.org/grpc
• google.golang.org/protobuf

许可证

MIT License