不看后悔，一文入门Go云原生微服务

Go云原生开发有着天然的优势云原生系统需要可扩展、耦合、弹性可管理。Go微服务框架很多包括go-micro、go-zero、go-kit、go-kratos、tars-go、dubbo-go、jupiter等等…

Go 的设计就是为云原生时代构建的语言简单高效、快速编译、支持现代网络和多核计算、支持高并发、内存安全,帮助用户专注于解决问题而不是受限于语言的复杂性。

打好基础

要想一文入门Go微服务还是需要有些前提条件的打好基础

1. 已经掌握了Golang的基础知识如果基础薄弱欢迎学习的我的Go语言学习专栏查漏补缺。

2. 了解Protobuf知晓相关知识点。
   补课可以阅读这篇文章# 一文带你玩转ProtoBuf

3. 了解RPC的概念知晓gRPC如何使用。可以阅读这2篇文章快速入门# Go RPC入门指南RPC的使用边界在哪里如何实现跨语言调用和 # 开发gRPC总共分三步。

微服务框架对比

我简单整理了一下让大家先有个整体的认识

简单横评各个框架

框架	作者	开源时间	一句话概述	优势	缺点	最新star数
go-micro	国外大佬Asim团队	2015年	是最早最经典的Go微服务框架之一	轻量级框架入门简单文档清晰	版本兼容性差社区活跃度一般	19.4k
go-zero	国内大佬万俊峰团队	2020	提供了微服务框架需要具备的通用能力	社区生态非常好无论是文档更新还是技术群都很活跃	相比于go-micro比较重同时也只带一部分的强约束学习门槛比go-micro略高	20.8k
go-kit	国外大佬	2015		Go-kit将自己描述为微服务的标准库。像Go一样go-kit为您提供可用于构建应用程序的单独包。	极度轻量级框架	社区建设一般
tars-go	腾讯开源	2018	tarsgo是tars这个大的C++重量级微服务框架下的go语言服务框架	优势在于很多能力不用从头开始做起直接依托母体tars	缺点是独立性较差要选用这个tarsgo的前提就是要先选用tars这个C++的框架	3.1k
dubbo-go	阿里开源	2019	dubbogo是dubbo这个Java重量级微服务框架下的go语言服务框架	和腾讯开源项目类似	和腾讯开源项目类似	4.2k
go-kratos	B站开源	2019	轻量级的微服务框架框架定位于解决微服务的核心诉求。	暂无后续补充	暂无后续补充	19k
jupiter	斗鱼开源	2020	面向服务治理的Golang微服务框架	暂无后续补充	暂无后续补充	3.9K

我计划系统的介绍2个微服务框架的入门和实战教程“go-micro”和“go-zero”。

之所以选择这两个框架是因为

1. 我司使用的go-micro发现这个框架开发微服务够经典够纯粹非常适合入门学习微服务。

2. 通过和有经验的小伙伴交流go-zero也是一个非常优秀的框架在国内社区生态建设和维护上完美适配国内开源的现状社区非常活跃使用率会越来越高。

go-zero的入门指南在后面会为大家做分享欢迎关注我。

微服务

概念

微服务是一种软件架构模式用于将大型整体应用程序分解为更小的可管理独立服务这些独立服务通过跨语言的协议进行通信每个服务都专注于做好一件事情。

软件架构演进史

如果你对上面这段定义表示晦涩难懂可以阅读这篇文章# 给想转Go或者Go进阶同学的一些建议

我结合自己的经历聊了聊软件架构演进史从单机架构到集中式架构再到当前主流的分布式微服务架构介绍了微服务和领域驱动设计DDD的知识点。

简单理解

用我的话解释微服务就是

把复杂的项目拆成微(小的)服务明确服务与服务之间的边界服务内部高内聚服务之间松耦合。

微服务的好处

1. 降低开发难度微服务架构使得团队各个成员只需要关注自己的业务管理好自己的服务
2. 独立部署各个微服务之间可以分开部署不影响其他服务的使用上线部署不需要其他团队的配合支持。
3. 提高容错和容灾能力微服务之间独立最大程度降低一个服务对另外一个服务的影响
4. 提高团队执行效率各个团队独立开发、部署、维护项目不需要等待其他团队的支持。
5. 提高项目复用性微服务的架构设计能将高复用利用到极致不同的服务不会做同一件事情避免资源浪费。
6. 降低企业成本微服务支持跨语言、跨团队开发不需要大规模的替换单体架构或者集中式架构中的工程师。

我们在了解微服务的好处之后继续探究一下go-micro的特点了解一下go-micro是如何实现微服务开发的

go-micro概述

go-micro是一个简化分布式开发的微服务生态系统。它为开发分布式应用程序提供了基本的构建模块。

go-miro的设计哲学是通过提供组件工具明确微服务开发的边界让我们专注于开发业务本身。

下面就重点介绍一下构成组件

构成组件

Go Micro

• 用于在Go中编写微服务的插件式RPC框架。它提供了用于服务发现、客户端负载平衡、编码、同步和异步通信库。
• 这是我们学习go-micro最重要的库我们开发微服务的重点也是编写RPC服务。

API

• 提供并将HTTP请求路由到对应微服务的API网关。它充当单个入口点可以用作反向代理或将HTTP请求转换为RPC。
• 我们开发微服务项目说到底是编写RPC服务如何让外部请求可以访问到RPC服务呢就是通过API

Sidecar

• 一种对语言透明的RPC代理也就是和语言无关具有go-micro作为HTTP端点的所有功能。虽然Go是构建微服务的优选语言但商业项目中也经常使用其他语言一起开发微服务。因此Sidecar提供了一种将其他语言应用程序集成到Micro世界的方法。
• Sidecar又被称为服务网格其作用是第一微服务治理与业务逻辑的解耦。第二异构系统的统一治理。

Web

• 用于Micro Web应用程序的仪表板和反向代理。官方认为基于微服务建立web应用是通用场景因此Web被视为微服务领域的一等公民。它的行为非常像API反向代理另外也包括对web sockets的支持。
• 我们可以通过仪表盘直观的观察到微服务项目的运行情况后面会重点介绍。

CLI

• 提供命令行界面让我们和微服务进行交互。CLI还可以使我们利用Sidecar作为代理。
• CLI是microservices toolkit micro的命令行界面包括获取服务、查看服务、查询服务健康状态等功能我们还可以通过Sidecar代理CLI。

Bot

• Hubot风格的bot。在我们的微服务平台中可以通过SlackHipChatXMPP等进行交互。它通过消息传递提供CLI的功能。可以添加其他命令来自动执行常见的操作任务。
• 微型机器人Bot是一个位于微服务环境中的机器人机器人是如何工作的呢
• Bot使用它的命名空间监视服务注册中心的服务。默认名称空间是go.micro.bot。该名称空间内的任何服务都将自动添加到可用命令列表中。执行命令时机器人将使用Command.Exec方法调用该服务。

总结

相比于GoFrame、Gin这类Web框架我们发现微服务框架的组件构成更为复杂。

Go Micro是我们用于编写微服务的RPC框架入门阶段重点理解Go Micro组件即可其他的组件会在后续文章中详细介绍。

下面我们重点看一下Go Micro组件的架构

Go Micro组件架构

Go Micro为微服务提供了基本的构建模块其目标是简化分布式系统开发。

因为微服务是一种架构模式Micro的架构思路是通过工具组件进行拆分简化我们开发微服务项目的难度Micro的设计哲学是可插拔的插件化架构。

Go-micro是微服务的独立RPC框架也是我们学习go-micro的核心。

我们看下面的架构图

• 最顶层是service代表一个微服务
• 服务下面是两个端客户端和服务端。注意区分Service和Server我在刚接触的时候混淆了这两个概念service指的是服务server服务端包含在service中和client客户端一起作为service的底层支撑
  • 服务端Server用于构建微服务的接口提供用于RPC请求的方法。
  • 客户端Client提供RPC查询方法它结合了注册表选择器代理和传输。它还提供重试机制超时机制使用上下文等是我们入门阶段的重点。

架构图中最底层的组件对于初学微服务的同学肯定不熟悉下面来重点介绍一下

Registry注册中心

注册中心提供可插入的服务发现库来查找正在运行的服务。 默认的实现方式是consul。

我们也可以很方便的修改为etcdkubernetes等。毕竟可插拔是go-micro重要特性。

Selector负载均衡

Selector选择器实现go-micro的负载均衡机制。

原理是这样的当客户端向服务器发出请求时首先查询服务的注册中心注册中心会返回一个正在运行服务的节点列表选择器将选择这些节点中的其中一个用于查询请求。

多次调用选择器将使用平衡算法。目前的方法是循环法、随机哈希、黑名单。go-micro就是通过这种机制实现负载均衡的。

Broker事件驱动发布订阅

Broker是发布和订阅的可插入接口。

微服务是一个事件驱动的架构发布和订阅事件应该是一流的公民。目前的实现包括natsrabbitmq和http。

Transport消息传输

传输是通过点对点传输消息的可插拔接口。

目前的实现是httprabbitmq和nats。通过提供这种抽象运输可以无缝地换出。

总结

以上这些就是go-micro RPC框架的底层支持组件。

我们了解微服务和go-micro的知识点后可能还是有些懵这很正常毕竟知识点过于密集。

快速入门

下面和我一起动手实践吧

注意go-micro版本不兼容的问题最被大家吐槽下面我演示的依赖安装和示例代码均以我司使用的go-micro v2版本。

我决定使用# 和大象装冰箱一样开发gRPC总共分三步的示例编写go-micro的入门示例
通过原生开发gRPC和使用go-micro开发做个对比你会发现使用go-micro开发微服务多么的简单。

我们参考go-micro的官方示例实现一个问候服务实现经典的Hello World

准备工作

1. 安装micro v2

#安装go-micro
go get github.com/micro/go-micro/v2
#安装工具集
go get github.com/micro/micro/v2

2. 安装protobuf插件

#安装protobuf
go get github.com/golang/protobuf/{proto,protoc-gen-go}
#指定版本安装生成micro代码的工具集
go get github.com/micro/micro/v2/cmd/protoc-gen-micro

我们在编写proto文件之后使用protoc-gen-go自动生成代码所以需要提前安装好依赖。

3. 创建项目结构

我们在合适的目录创建项目目录比如我选择在我的Go安装目录/Users/wangzhongyang/go/src/
新建go-micro目录用于统一管理go-micro相关的项目。

cd /Users/wangzhongyang/go/src/
mkdir go-micro

在go-micro目录下创建helloworld目录用于编写本次的演示项目。

cd go-micro
mkdir helloworld
cd helloworld

在helloworld目录下新建proto目录用于编写proto文件另外创建main.go文件作为服务的入口文件

touch main.go
mkdir proto

准备工作做好之后下面开发微服务的步骤和“开发gRPC总共分三步”是一样的

1. 写proto文件定义服务和消息
2. 使用protoc工具生成代码
3. 编写业务逻辑代码提供服务

1. 编写proto文件

我们在helloword/proto目录下 新建greeter.proto文件

编写proto文件和用什么微服务框架没有关系我们都需要定义syntax、service和message

syntax = "proto3";

//pb是protoc 生成go文件的包名
option go_package ="./;pb";

service Greeter {
  rpc Hello(Request) returns (Response) {}
}

message Request {
  string name = 1;
}

message Response {
  string greeting = 1;
}

2. 使用protoc工具生成代码

我们打开控制台切换到proto目录下比如我的目录是

cd  /Users/wangzhongyang/go/src/go-micro/helloworld/proto

执行自动生成代码命令

注意我们必须使用带有 micro plugin 的 protoc 编译它。

protoc --proto_path=. --micro_out=. --go_out=. greeter.proto

我们发现执行上述命令后生成了pb.go文件和pb.micro.go文件。

但是有报错不用担心接着往下看

2.1 解决报错

报错原因是因为没有导入依赖我们在项目根目录下执行

go mod init
go mod tidy

同步依赖后发现报错消失了

3. 编写业务逻辑代码提供服务

3.1 编写服务端

1. 我们直接在main.go中编写服务
2. import中的 proto 对应的目录改成自己的。你自己的module名称可以在go.mod中查看

3. 关键代码已加注释逻辑和# 开发gRPC总共分三步 的入门实践部分非常像。

package main

import (
   "context"
   "fmt"
   micro "github.com/micro/go-micro/v2"
   proto "go-micro/helloworld/proto" //注意这里修改成你自己的
)

//定义结构体 作为方法调用方
type Greeter struct{}

//实现 .pb.micro.go中的Hello方法 定义rsp的返回值
func (g *Greeter) Hello(ctx context.Context, req *proto.Request, rsp *proto.Response) error {
   rsp.Greeting = "Hello " + req.Name
   return nil
}

func main() {
   //定义服务
   service := micro.NewService(
      micro.Name("greeter"),
   )
   
   //服务初始化
   service.Init()

   // 注册handler
   err := proto.RegisterGreeterHandler(service.Server(), new(Greeter))
   if err != nil {
      return
   }

   //启动服务
   if err := service.Run(); err != nil {
      fmt.Println(err)
   }
}

服务端编写好之后我们再编写客户端

3.2 编写客户端

在项目根目录下新建client目录新建client.go文件用于编写客户端代码

创建目录和文件

mkdir client
cd client
touch client.go

编写代码

1. 关键逻辑已经添加注释
2. NewGreeterService()和Hello()都是proto文件自动生成的的定义在.pb.micro文件中

package main

import (
   "context"
   "fmt"
   micro "github.com/micro/go-micro/v2"
   proto "go-micro/helloworld/proto"
)

func main() {
   //创建一个新的服务 命名
   service := micro.NewService(micro.Name("greeter.client"))
   //服务初始化
   service.Init()

   //创建服务 绑定客户端 这个方法是在proto生成的文件中定义的
   greeter := proto.NewGreeterService("greeter", service.Client())

   //调用Hello方法 Hello方法同样是在proto生成的文件中定义的
   rsp, err := greeter.Hello(context.TODO(), &proto.Request{Name: "World"})
   if err != nil {
      fmt.Println(err)
   }

   //打印结果
   fmt.Println(rsp.Greeting)
}

我们来看一下 .pb.micro.go文件的源码
重点看一下Hello方法

到这里我们就编码完毕看下执行效果

3.3 启动服务进行调用

1.先启动服务端

我们打开控制台切换到项目根目录下执行命令

go run main.go

执行效果如下服务端已经启动

2.再启动客户端

我们另外打开一个控制台启动客户端服务

cd go-micro/helloworld/client/

go run client.go

执行效果如下和我们预期的效果一样成功的打印出了Hello World

总结

分布式微服务架构已成趋势越来越多的公司在从单体应用或集中式应用向分布式应用转型。开篇类比了主流Go微服务框架的特点Go的微服务生态可以说是百家争鸣。

本文也介绍了微服务的特点和优势go-micro的架构和构成组件类比原生开发rpc项目用go-micro实现了经典的Hello World问候服务带大家入门了微服务开发。

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