Go微服务与云原生

1、微服务架构介绍

单体架构（电商）

SOA架构（电商）

微服务架构（电商）

优势

挑战

拆分

发展史

第一代:基于RPC的传统服务架构

第二代:Service Mesh(istio)

微服务架构分层

核心组件

Summary

2、RPC

2、什么是RPC

RPC (Remote Procedure Call)，即远程过程调用。它允许像调用本地服务一样调用远程服务。

RPC是一种服务器-客户端（Client/Server）模式，经典实现是一个通过发送请求-接受回应进行信息交互的系统。

首先与RPC（远程过程调用）相对应的是本地调用

本地调用

RPC调用

本地过程调用发生在同一进程中------定义add函数的代码和调用add函数的代码共享同一个内存空间，所以调用能够正常执行。

但是我们无法直接在另一个程序------app2中调用add函数，因为它们是两个程序------内存空间是相互隔离的。（app1和app2可能部署在同一台服务器上也可能部署在互联网的不同服务器上。）

RPC就是为了解决类似远程、跨内存空间、的函数/方法调用的。要实现RPC就需要解决以下三个问题。

1、如何确定要执行的函数？在本地调用中，函数主体通过函数指针函数指定，然后调用add函数，编译器通过函数指针函数自动确定add函数在内存中的位置。但是在RPC中，调用不能通过函数指针完成，因为他们的内存地址可能完全不同。因此，调用方和被调用方都需要维护一个{function <->ID}映射表，以确保调用正确的函数。
2、如何表达参数？本地过程调用中传递的参数是通过堆栈内存结构实现的，但是RPC不能直接使用内存传递参数，因此参数或返回值需要在传输期间序列化并转换成字节流，反之亦然。
3、如何进行网络传输？函数的调用方河北调用方式通过网络连接的，也就是说，function ID和序列化字节流需要通过网络传输，因此，只要能够完成传输，调用方河北调用方就不熟某个网络协议的限制。例如，一些RPC框架使用TCP协议，一些使用HTTP。

以往实现跨服务调用的时候，我们会采用RESTful API的方式，被调用方会对外提供一个HTTP接口，调用方按要求发起HTTP请求并接受APT交界口返回的相应数据。下面的示例是将add函数包装秤一个RESTful API。

HTTP调用RESTful API

首先，我们编写一个基于HTTP的server服务，它将接收其他程序发来的HTTP请求，执行特定的程序并将结果返回。

go 复制代码

package main

import(
	"encoding/json"
	"io/ioutil"
	"log"
	"net/http"
)

type addParam struct{
	X int `json:"x"`
	Y int `json:"y"`
}

type addResult struct{
	Code int `json:"code"`
	Data int `json:"data"`
}

func add(x. y int) int{
	return x + y
}

func addHandler(w http.ResponseWriter, r *http.Request){
	//解析参数
	b , _ := ioutil.ReadAll(r.Body)
	var param addParam
	json.Unmarshal(b , &param)
	//业务逻辑
	ret := add(param.X,param.Y)
	//返回响应
	respBytes, _ := json.Marshal(addResult{Code:0, Data: ret})
	w.Write(respBytes)
}

func main(){
	http.HandleFunc("/add", addHandler)
	log.Fatal(http.ListenAndServe(":9090",nil))

}

我们编写一个客户端来请求上述HTTP服务，传递x和y两个整数，等待返回结果。

go 复制代码

package main

import (
	"bytes"
	"encoding/json"
	"fmt"
	"io/ioutil"
	"net/http"
)

type addParam struct{
	X int `json:"x"`
	Y int `json:"y"`
}

type addResult struct {
	Code int `json:"code"`
	Data int `json:"data"`
}

func main(){
	//通过HTTP请求调用其他服务器上的add服务
	url := "http://127.0.0.1:9090/add"
	param := &addParam{
		X:20，
		Y:20,
	}
	paramBytes, _ := json.Marshal(param)
	resp, _ := http.Post(url,"application/json", bytes.NewReader(paramBytes))
	defer resp.Body.Close()

	respBytes, _ := ioutil.ReadAll(resp.Body)
	var respData addResult
	json.Unmarshal(respBytes, &respData)
	fmt.Println(respData.data) //30
}

这种模式是我们目前比较常见的跨服务或跨语言之间基于RESTful API的服务调用模式。既然使用API调用也能实现类似远程调用的目的，为什么还要用RPC呢？

使用 RPC 的目的是让我们调用远程方法像调用本地方法一样无差别。并且基于RESTful API通常是基于HTTP协议，传输数据采用JSON等文本协议，相较于RPC 直接使用TCP协议，传输数据多采用二进制协议来说，RPC通常相比RESTful API性能会更好。

RESTful API多用于前后端之间的数据传输，而目前微服务架构下各个微服务之间多采用RPC调用。

net/rpc

基础RPC示例

Go语言的 rpc 包提供对通过网络或其他 i/o 连接导出的对象方法的访问，服务器注册一个对象，并把它作为服务对外可见（服务名称就是类型名称）。注册后，对象的导出方法将支持远程访问。服务器可以注册不同类型的多个对象(服务) ，但是不支持注册同一类型的多个对象。

基于TCP协议的RPC

使用JSON协议的RPC

Python调用RPC

RPC原理

① 服务调用方（client）以本地调用方式调用服务；

② client stub接收到调用后负责将方法、参数等组装成能够进行网络传输的消息体；

③ client stub找到服务地址，并将消息发送到服务端；

④ server 端接收到消息；

⑤ server stub收到消息后进行解码；

⑥ server stub根据解码结果调用本地的服务；

⑦ 本地服务执行并将结果返回给server stub；

⑧ server stub将返回结果打包成能够进行网络传输的消息体；

⑨ 按地址将消息发送至调用方；

⑩ client 端接收到消息；

⑪ client stub收到消息并进行解码；

⑫ 调用方得到最终结果。

使用RPC框架的目标是只需要关心第1步和最后1步，中间的其他步骤统统封装起来，让使用者无需关心。例如社区中各式RPC框架（grpc、thrift等）就是为了让RPC调用更方便。

4、protocol Buffers V3中文语法指南

指南原版

定义一个消息类型

首先让我们看一个非常简单的例子。假设你想要定义一个搜索请求消息格式，其中每个搜索请求都包含一个查询词字符串、你感兴趣的查询结果所在的特定页码数和每一页应展示的结果数。

下面是用于定义这个消息类型的 .proto 文件。

shell 复制代码

syntax = "proto3";

message SearchRequest {
  string query = 1;
  int32 page_number = 2;
  int32 result_per_page = 3;
}

文件的第一行指定使用 proto3 语法: 如果不这样写，protocol buffer编译器将假定你使用 proto2。这个声明必须是文件的第一个非空非注释行。
SearchRequest 消息定义指定了三个字段(名称/值对) ，每个字段表示希望包含在此类消息中的每一段数据。每个字段都有一个名称和一个类型

指定字段类型

在上面的示例中，所有字段都是标量类型（scalar types）: 两个整数(page_number和 result_per_page)和一个字符串(query)。但是也可以为字段指定组合类型，包括枚举和其他消息类型。

分配字段编号

指定字段规则

你可以在 Protocol Buffer Encoding](https://developers.google.com/protocol-buffers/docs/encoding#packed) 中找到关于packed编码的更多信息。

添加更多消息类型

可以在一个.proto 文件中定义多个消息类型。如果你正在定义多个相关的消息，这是非常有用的------例如，如果想定义与 SearchRequest 消息类型对应的应答消息格式SearchResponse，你就可以将其添加到同一个.proto文件中。

shell 复制代码

message SearchRequest {
  string query = 1;
  int32 page_number = 2;
  int32 result_per_page = 3;
}

message SearchResponse {
 ...
}

添加注释

要给你的.proto文件添加注释，需要使用C/C++风格的//和/* ... */语法。

shell 复制代码

/* SearchRequest 表示一个分页查询 
 * 其中有一些字段指示响应中包含哪些结果 */

message SearchRequest {
  string query = 1;
  int32 page_number = 2;  // 页码数
  int32 result_per_page = 3;  // 每页返回的结果数
}

保留字段

如果你通过完全删除字段或将其注释掉来更新消息类型，那么未来的用户在对该类型进行自己的更新时可以重用字段号。如果其他人以后加载旧版本的相同.proto文件，这可能会导致严重的问题，包括数据损坏，隐私漏洞等等。确保这种情况不会发生的一种方法是指定已删除字段的字段编号(和/或名称，这也可能导致 JSON 序列化问题)是保留的（reserved）。如果将来有任何用户尝试使用这些字段标识符，protocol buffer编译器将发出提示。

shell 复制代码

message Foo {
  reserved 2, 15, 9 to 11;
  reserved "foo", "bar";
}

注意，不能在同一个reserved语句中混合字段名和字段编号。

从你的.proto文件生成了什么？

标量值类型

标量消息字段可以具有以下类型之一------该表显示了.proto文件，以及自动生成类中的对应类型（省略了Ruby、C#和Dart）:

G0第26章：微服务概述与gRPCprotocol buffers

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第二代:Service Mesh(istio)

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2、RPC

2、什么是RPC

本地调用

RPC调用

HTTP调用RESTful API

net/rpc

基础RPC示例

基于TCP协议的RPC

使用JSON协议的RPC

Python调用RPC

RPC原理

4、protocol Buffers V3中文语法指南

定义一个消息类型

标量值类型