【微服务 + RPC | 青训营笔记】

梦游呢
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这是我参与【第五届青训营】伴学笔记创作活动的第九天。 今天就讲一下微服务的相关知识及微服务的架构，以及一些 RPC编程 有关的知识。

微服务 + RPC

互联网技术飞速发展的今天，微服务备受关注。微服务架构模式具有非常明显的优势—-特别是在实施敏捷开发和复杂的企业应用迭代开发方面。

微服务—单体应用

传统的一个集成的应用，如一个打车系统。

特点

  1. 比较容易开发，能看到整个项目
  2. 能在本地进行调试测试
  3. 容易部署

常见的互联网公司静态逻辑架构图：

1.png

问题和限制

  1. 随着业务量增长，维护单体应用系统的性能和维护成本都会受到限制。
  2. 应用程序复杂，对于任何一个开发人员都显得过于庞大。
  3. 持续部署受挫，更新的话需要重新部署整个应用。
  4. 应用难以扩展。
  5. 技术升级困难。
  6. 可靠性低，bug 影响大。

根据以上特性，单体应用适合业务量小，功能简单的小体量应用。

微服务—架构模式

微服务解决方案

微服务架构

一些微服务会向外暴露一组供其他模块访问和使用的 APl 。其他微服务实现了自己的业务逻辑，在必要时，可以通过 API 进行业务逻辑访问。如下图一个案例：

2.png

微服务与数据库

每一个服务都有自己的数据库模式，这种做法与企业级数据库数据模型做法相背。

单一数据库 -> 多个数据库

特点：

  1. 系统性能相对较高。
  2. 每个模块独立性增强，更有利于分工合作。

微服务的优缺点

优点

  1. 解决复杂问题
  2. 团队分工协作容易
  3. 独立部署
  4. 程序扩展能力强

缺点

  1. 规模难以确定
  2. 增加系统复杂度
  3. 分区数据库构造难题
  4. 项目测试难度增加
  5. 多服务修改更加困难
  6. 需要进行多次部署

微服务面临的问题

客户端如何访问这些服务(API Gateway 网关)

  • 提供统一服务中心，让服务对前台透明。
  • 聚合后台的服务，节省流量，提升性能。
  • 提供安全，过滤，流控等 API 管理功能。
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服务之间如何通信

微服务与微服务之间的通信就是进程间的通信（IPC）

  1. 同步调用：比较简单，一致性强，性能相对较差

    • 服务之间（REST）：基于HTTP, 实现更容易，各种语言支持，且能跨客户端。
    • 服务内部（RPC）：传输效率高，安全性可控。

  2. 异步消息调用：分布式系统中应用广泛，必须引入 Broker 作为中间代理池，多用于不需要及时反馈时。

多服务管理

可采用服务管理框架（如 Zookeeper），管理服务的上下线以及更新等动作。

1675326555482.png

服务宕机异常处理

  • 重试机制
  • 限流
  • 负载均衡
  • 本地缓存

RPC 简介及原理

特点

这种调用的过程跨越了物理服务器的限制，是在网络中完成的，在调用远端服务器上程序的过程中，本地程序等待返回调用结果，直到远端程序执行完毕，将结果进行返回到本地，最终完成一次完整的调用。

RPC技术架构

  • 客户端：服务调用发起方。
  • 服务器：远端计算机运行的程序，其中包含客户端要调用和访问的方法。
  • 客户端存根：存放服务端的地址，端口信息。将客户端的请求打包成网络信息发送到服务方。接收服务方返回的数据包。
  • 服务端存根：接收客户端发送的数据包，解析数据包，调用具体的服务方法。将调用结果打包发送给客户端一方。
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RPC设计的相关技术

  1. 动态代理技术：client stub 和 server stub 一般都是使用动态代理自动生成的一段程序。

  2. 序列化和反序列化：

    • （序列化）编码：把对象转换成字节序列的过程
    • （反序列化）解码：把字节序列恢复为对象的过程

RPC编程实践

net/rpc 库实现 RPC 编程

  1. 服务的定义及暴露

    在编程实现过程中，服务器端需要注册结构体对象，然后通过对象所属的方法暴露给调用者，从而提供服务，该方法称之为输出方法。

    func(t *T) MethodName(request T1,response *T2) error

    规则：

    • 有且只有两个参数，这两个参数只能试输出类型或内建类型
    • 方法的类型是可输出的，方法本身也是可输出的

  2. 简单示例测试

    此方式服务端常驻，客户端执行后结束。

    server.go

    // 结构体
type MathUtil struct {   
}
​
// 该方法向外暴露：提供计算圆形面积的服务
func(mu *MathUtil) CalCircleArea(req float32, resp *float32) error {
    *resp = math.Pi * req * req  // 原型的面积
    return nil
}
​
func main() {
    mathUtil := new(MathUtil)
    err := rpc.Register(mathUtil)  // 调用 net/rpc 包的功能将对象的服务进行注册
    if err != nil { panic(err.Error()) }
    rpc.HandleHTTP() // 注册到 HTTP 协议上，方便调用者利用 http 方式进行数据的传递
    // 在特定的端口进行监听
    listen, err := net.Listen("tcp", ":8080")
    if err != nil { panic(err.Error()) }
    http.Serve(listen, nil)
}

    client.go

    func main() {
    client, err := rpc.DiaalHTTP("tcp", "localhost:8080")
    if err != nil { panic(err.Error()) } 
    var req float32 // 请求值
    req = 3
    var resp *float32 // 返回值
    
    // 同步调用方式
    err = client.Call("MathUtil.CalCircleArea", req, &resp)
    if err != nil { panic(err.Error()) } 
    
    // 异步调用方式
    syncCall := client.Go("MathUtil.CalCircleArea", req, &resp, nil)
    replayDone := <- syncCall.Done  // 感知异步调用是否结束
    fmt.Println(replayDone)
    fmt.Println(*resp)
}

  3. 多参数调用：用结构体存储

PRotobuf + RPC

protobuf 协议的格式： 使用该协议进行数据序列化和反序列化操作时，首先定义传输数据的格式,并命名为以".proto"为扩展名的消息定义文件。

获取 PRotobuf

go get -a github.com/golang/protobuf/protoc-gen-go

message 定义一个消息：

// 案例
syntax = "proro3"  // 设定版本
package message
message OrderInfo {
    required int32 Order_id = 1;  // 1 代表字段顺序
    required string Order_status = 2;
}
​
/*  required : 必须要设置
    optional : 消息格式中该字段可以有0个或1个值
    repeated : 可以有多个值，相当于切片
*/

使用命令根据 .proto 文件生成 .go 文件（包含诸多方法）

$ protoc ./message.proto --go_out = ./

使用 protobuf 生成的文件：代替上面 RPC 中的结构体，可以使用内置的多种方法

简单案例

server.go

type OrderService struct {}
​
// 生成的.go文件存储在 message 包下
func (test *OrderService) GetOrderInfo(request message.OrderRequest, *response message.OrderInfo) error {
    orderMap := map[string] message.OrderInfo{
        "2001": {Order_id: "2001", Order_status: "已付款"},
        "2002": {Order_id: "2002", Order_status: "已付款"},
    }  // 记录为 map 类型
    current := time.Now().Unix()
    if request.TimeStamp > current {
        *response = message.OrderInfo{"0", "订单信息异常"}
    } else {
        result := orderMap[request.OrderId]  // 根据 id 查找数据
        if result.OrderId != "" {
            *response = orderMap[request.OrderId]
        } else {
            return errors.New("server error")
        }
    }
}
// main 函数同上略

client.go ： 基本与上面的简单案例类似

GRPC 框架grpc-go 安装

grpc 安装

go gete -u google.golang.org/grpc

定义服务

.proto 文件

// ......
message OrderInfo {
    required int32 Order_id = 1;  // 1 代表字段顺序
    required string Order_status = 2;
}
// 订单服务 service 定义
service OrderService {
    rpc GetOrderInfo(OrderRequest) returns (OrderInfo);
}

编译 .proto 文件

protoc --go_out = plugins=grpc:. message.proto

服务实现

按照生成的 .go 文件中的函数接口来实现函数即可，具体与上述案例差不多。

优点：省略不少内容，如注册相关的

server.go

func (test *OrderService) GetOrderInfo(ctx context.Context, request *message.OrderRequest) (* message.OrderInfo, error) {
    orderMap := map[string] message.OrderInfo{
        "2001": {Order_id: "2001", Order_status: "已付款"},
        "2002": {Order_id: "2002", Order_status: "已付款"},
    }  // 记录为 map 类型
    var response *message.OrderInfo
    current := time.Now().Unix()
    if request.TimeStamp > current {
        *response = message.OrderInfo{"0", "订单信息异常"}
    } else {
        result := orderMap[request.OrderId]  // 根据 id 查找数据
        if result.OrderId != "" {
            return &result, nil
        } else {
            return nil, errors.New("server error")
        }
    }
}
​
func main() {
    server := grpc.NewServer()  // 具体见 .go 文件
    message.RegisterOrderServiceServer(server, new(OrderServiceImp))
    lis, err := net.Listen("tcp", ":8080")
    if err != nil {
        panic(err.Error())
    }
    server.Serve(lis)
}

client.go

func main(){
    // Dail 连接
    conn, err := grpc.Dial("localhost:8080", grpc.WithInsecure())
    if err != nil { panic(err.Error()) }
    defer conn.Close()
​
    orderServiceClient := message.NewOrderServiceClient(conn)
    
    orderRequest := &message.OrderRequest{"2001", time.Now().Unix()}
    orderInfo, err := orderServiceClient.GetOrderInfo(context.Background(), orderRequest)
    
    if orderInfo != nil {
        // 输出查询
    }
}
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