背景

DMicro 誕生的背景，是因?yàn)槲覍懥?10 來(lái)年的 PHP，想在公司內(nèi)部推廣 Go, 公司內(nèi)部的組件及 rpc 協(xié)議都是基于 swoole 定制化開發(fā)的。調(diào)研了市面上的各種框架，包括 beego,goframe,gin,go-micro,go-zero,erpc 等等，可能是我當(dāng)時(shí)技術(shù)能力有限，并不能讓這些框架很好的適配我們的業(yè)務(wù)。

我們業(yè)務(wù)開發(fā)有幾個(gè)痛點(diǎn)，在當(dāng)時(shí) golang 的生態(tài)中無(wú)法找到一整套解決方案。

• 微服務(wù)應(yīng)用和單體應(yīng)用同時(shí)開發(fā)。
• 高性能，高可用的網(wǎng)絡(luò)通訊。
• 需要自定義應(yīng)用層的協(xié)議 (重點(diǎn))。
• 需要靈活的插件擴(kuò)展機(jī)制，方便適配現(xiàn)有系統(tǒng) (重點(diǎn))。
• 服務(wù)端與客戶端的概念模糊，互相都能使用相同的 api 調(diào)用對(duì)方。
• 支持 Push 消息。
• 連接 / 會(huì)話管理。
• 高效率的開發(fā)，支持通過(guò) proto 生成代碼。
• 支持多種網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，tcp,websocket,quic,unixsocket.
• 兼容 http 協(xié)議。
• 能夠更快速的定位問(wèn)題。
• 更便捷的增加新特性。

在對(duì)常用的開源框架做了簡(jiǎn)單的調(diào)研以后，發(fā)現(xiàn)并沒有一款合適的框架能滿足我的所有需求。在認(rèn)真思考過(guò)后，發(fā)現(xiàn) erpc 和 goframe 兩個(gè)框架的結(jié)合體能滿足我的需求，于是就誕生了自研 DMicro.

概述

DMicro 中的 drpc 組件的思想是參考 erpc 實(shí)現(xiàn)，甚至可以說(shuō)是它的繼承者。

drpc 組件是 DMicro 框架的一部分，為了適配 DMicro 框架，在 erpc 的基礎(chǔ)上做了深入的擴(kuò)展開發(fā)。

整個(gè) DMicro 大量使用 goframe 中的組件，如果業(yè)務(wù)使用 goframe 框架，可以無(wú)縫接入。

DRpc 特性列表:

• 對(duì)等通信 , 對(duì)等Api
• 高性能 , 非阻塞異步IO
• 自定義Proto,, 兼容http協(xié)議 , 自定義Codec
• Hook點(diǎn) , 插件系統(tǒng) ,
• Push消息 ,session管理，Socket抽象 ,
• 斷線重連 , 過(guò)載保護(hù) , 負(fù)載均衡 , 心跳機(jī)制 ,
• 平滑重啟 ...

DServer 特性列表：

• 快速構(gòu)建 , 平滑重啟 , 多進(jìn)程支持 , 單/多進(jìn)程一致
• 預(yù)定義命令行 ,ctrl命令管理服務(wù)
• 可觀測(cè) , 可控制 , 應(yīng)用沙盒

DMicro 已經(jīng)內(nèi)置組件：

• [x] Registry 服務(wù)注冊(cè)
• [x] Selector 服務(wù)發(fā)現(xiàn)
• [x] Eventbus 事件總線
• [x] Supervisor 進(jìn)程管理
• [ ] Code gen 代碼生成
• [ ] Tracing 鏈路追蹤
• [ ] Metrics 統(tǒng)計(jì)告警
• [ ] Broker 限流熔斷
• [ ] OpenAPI 文檔自動(dòng)生成

架構(gòu)

設(shè)計(jì)理念

對(duì) DMicro 框架的設(shè)計(jì)，從設(shè)計(jì)之初就是在追求靈活性，適應(yīng)性。在保證微服務(wù)的穩(wěn)定性前提下，追求項(xiàng)目的開發(fā)效率。

• 面向接口設(shè)計(jì)，保證代碼穩(wěn)定，提供靈活定制。
• 抽象各組件的接口，高內(nèi)聚，低耦合。
• 分層設(shè)計(jì)，自上而下逐層封裝，利于穩(wěn)定和維護(hù)。
• 高性能，高可用，低消耗。
• 對(duì)開發(fā)友好，封裝復(fù)雜度。
• 提供豐富的組件及功能，讓開發(fā)專注業(yè)務(wù)。

無(wú)數(shù)個(gè)寫 DMicro 的日夜，我都謹(jǐn)記開發(fā)三原則:

• Clarity(清晰)
• Simplicity(簡(jiǎn)單)
• Productivity(生產(chǎn)力)

無(wú)論工作，還是做開源項(xiàng)目，都應(yīng)該保持這三個(gè)原則，養(yǎng)成良好的習(xí)慣。

面向接口設(shè)計(jì)

DMicro 秉承著萬(wàn)物皆接口的原則，提供框架無(wú)與倫比的擴(kuò)展性.

下圖展示的是消息的發(fā)送的流轉(zhuǎn)流程，可以看到，所有的功能點(diǎn)都被抽象成了接口，每個(gè)功能點(diǎn)都提供了不同的實(shí)現(xiàn).

會(huì)話 Session

大多數(shù)的 Rpc 框架并不強(qiáng)調(diào)會(huì)話 (session) 的概念，因其應(yīng)用場(chǎng)景不需要用到會(huì)話 (session). 那么 drpc 為什么需要抽象出會(huì)話 (session) 呢？

• Endpoint 融合了 Client 和 Server, 需要提供相同的 Api.
• 服務(wù)端需要主動(dòng)向客戶端發(fā)送消息，并且獲取客戶端的響應(yīng).
• 服務(wù)端支持對(duì)多個(gè)客戶端批量發(fā)送消息.
• 異步主動(dòng)斷開一個(gè)或多個(gè)會(huì)話.
• 獲取會(huì)話底層的文件描述符 , 對(duì)其進(jìn)行性能調(diào)優(yōu).
• 可以為每個(gè)會(huì)話綁定特殊的數(shù)據(jù)/屬性.

Session 抽象了整個(gè) drpc 框架的會(huì)話，把 Socket,Message,Context 都融合到一起。開發(fā)者只需要對(duì) session 進(jìn)行操作，就能實(shí)現(xiàn)大多數(shù)需求.

• 獲取連接信息
• 控制連接的生命周期 (超時(shí)時(shí)間)
• 控制單次請(qǐng)求的生命周期 (超時(shí)時(shí)間)
• 接收消息
• 發(fā)送消息
• 創(chuàng)建消息的上下文
• 綁定會(huì)話的相關(guān)信息 (如用戶信息)
• 斷線重連
• 主動(dòng)斷開會(huì)話.
• 健康檢查
• 獲取連接關(guān)閉事件
• 為會(huì)話設(shè)置單獨(dú)的 id

Session 接口可以細(xì)分為 4 個(gè) interface{}, 分別是 EarlySession,BaseSession,CtxSession,Session. 對(duì)應(yīng)的是應(yīng)用的不同生命階段會(huì)話 (Session) 擁有的不同屬性.

• EarlySession 表示剛生成會(huì)話，尚未啟動(dòng) goroutine 讀取數(shù)據(jù)的階段.
• BaseSession 只有最基礎(chǔ)的方法，用于關(guān)閉連接時(shí)候的插件參數(shù).
• CtxSession 在處理程序上下文中傳遞的會(huì)話對(duì)象.
• Session 全功能的會(huì)話對(duì)象.

正常情況下，開發(fā)者用到的都是 Session,CtxSession 這兩個(gè)接口，其他 2 個(gè)接口是在插件中使用.

消息 Message

消息 Message 包含消息頭 Header, 消息體 Body, 是客戶端與服務(wù)端之間通信的實(shí)體.

Message interface{} 抽象了對(duì)通信實(shí)體的操作.

• Size 消息的長(zhǎng)度
• Transfer-Filter-Pipeline 報(bào)文數(shù)據(jù)過(guò)濾處理管道
• Seq 序列號(hào)
• MType 消息類型
• ServiceMethod 資源標(biāo)識(shí)符
• Meta 消息的元數(shù)據(jù)
• BodyCodec 消息體編碼格式
• Body 消息體

協(xié)議 Proto

協(xié)議是對(duì)消息Message 對(duì)象的序列化和反向序列化，框架提供 Proto 接口。只需要實(shí)現(xiàn)該接口，開發(fā)者就能定制符合業(yè)務(wù)需求的自定義協(xié)議，從而提升了框架的靈活性.

接口的定義如下:

type Proto interface {
	Version() (byte, string)
	Pack(Message) error
	Unpack(Message) error
}

• Version() 返回該協(xié)議的 id 和名字，兩個(gè)組成唯一的版本號(hào).
• Pack 對(duì)消息 Message 對(duì)象進(jìn)行序列化.
• Unpack 對(duì)字節(jié)流反序列化，生成一個(gè)消息 Message 對(duì)象.

目前框架已支持 Http,Json,Raw,Protobuf,JsonRpc 這 5 個(gè)協(xié)議.

RAW 協(xié)議組成如下:

其他協(xié)議可以參考代碼.

編碼 Codec

作為一個(gè)通用性的框架，支持的協(xié)議可以有多種，消息體的編解碼也可以有多少種. drpc 使用 Codec 接口對(duì)消息體 Body 進(jìn)行編解碼.

接口的定義如下:

type Codec interface {
	ID() byte
	Name() string
	Marshal(interface{}) ([]byte, error)
	Unmarshal([]byte, interface{}) error
}

• ID 返回編 Codec 的 id
• Name 返回編 Codec 的名字，名字是為了開發(fā)者更容易識(shí)別.
• Marshal 對(duì)消息內(nèi)容進(jìn)行編碼
• Unmarshal 對(duì)消息內(nèi)容進(jìn)行解碼

目前框架已支持 Form,Json,plain,Protobuf,XML 這 5 個(gè)編解碼.

連接 Socket

Socket 擴(kuò)展了 net.Conn, 并且抽象出接口，方便框架對(duì)底層網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的集成.

Socket 接口實(shí)現(xiàn)了一部分 Session 接口的功能，Session 接口調(diào)用的一些方法，實(shí)際上是轉(zhuǎn)發(fā)調(diào)用了 Socket 中的方法.

這樣的分層實(shí)現(xiàn)，讓 Socket 擁有的集成其他協(xié)議的能力.

• TCP V4,TCP V6
• Unix Socket
• KCP
• QUIC

支持對(duì)連接的性能調(diào)優(yōu).

• SetKeepAlive 開啟鏈接保活
• SetKeepAlivePeriod 鏈接?；铋g隔時(shí)間
• SetReadBuffer 設(shè)置鏈接讀緩沖區(qū) size
• SetWriteBuffer 獲取鏈接寫緩沖區(qū) size
• SetNoDelay 開啟關(guān)閉 no delay 算法
• ControlFD 支持操作鏈接的原始句柄

有機(jī)的組合

前面講到，DMicro 框架萬(wàn)物皆接口，分層 + 接口的設(shè)計(jì)，讓 DMicro 有了靈活的組成高效且符合業(yè)務(wù)實(shí)際情況的能力.

接下來(lái)我們要講到實(shí)現(xiàn)這些能力的基礎(chǔ)。插件系統(tǒng).

插件 Plugin

插件系統(tǒng)給框架帶來(lái)了極大的擴(kuò)展性和靈活性，是整個(gè)框架的一個(gè)靈魂模塊，有了它，框架就有了無(wú)限可能。

什么樣的插件系統(tǒng)才能算是優(yōu)雅呢？我能想到的有以下幾點(diǎn)：

• 合理且豐富的 hook 位置，能夠覆蓋整個(gè)框架的生命周期，貫穿通訊的各個(gè)環(huán)節(jié)。
• 每個(gè) hook 位置的入?yún)⒑统鰠⒍际墙?jīng)過(guò)精心設(shè)計(jì)。
• 每個(gè)插件都能夠使用多個(gè) hook 位置，每個(gè) hook 位置都能被多個(gè)插件使用。
• 設(shè)計(jì)的足夠簡(jiǎn)潔，優(yōu)雅。能方便的進(jìn)行二次開發(fā)定制。

在 drpc 中，鉤子貫穿與整個(gè) Endpoint 的生命周期，是它不可或缺的重要一環(huán)。

 通過(guò)這些鉤子 Hook 點(diǎn)，賦予了插件無(wú)限可能.

組件

有了插件，就能通過(guò)插件的組合，編寫綜合功能的組件，目前框架提供一些內(nèi)置的組件，

• 服務(wù)端 Rpc Server
• 客戶端 Rpc Client
• 服務(wù)注冊(cè) Registry
• 服務(wù)發(fā)現(xiàn) Selector
• 事件總線 EventBus
• 進(jìn)程管理 Supervisor

即將提供:

• 鏈路追蹤 Tracing
• 統(tǒng)計(jì)告警 Metrics
• 限流熔斷 Broker.

限于篇幅的原因，具體組件的實(shí)現(xiàn)，這里就不深入講解，請(qǐng)關(guān)注后續(xù)的文章.

未來(lái)展望

如果把 DMicro 比作人生，現(xiàn)在成長(zhǎng)的階段還處在少年時(shí)期，只完成了基礎(chǔ)的架構(gòu)設(shè)計(jì)和一部分組件的開發(fā).

接下來(lái)的方向主要是往易用性和可靠性方向發(fā)展.

易用性:

• 項(xiàng)目效能工具 dmctl 工具的開發(fā)，包括代碼生成，項(xiàng)目結(jié)構(gòu)生成，打包，編譯等等功能.
• 符合 openapi 定義的文檔組件的開發(fā).
• 更加完善的文檔和使用示例.

可靠性:

可觀測(cè)性

• 鏈路追蹤
• 指標(biāo)信息
• 日志流

生產(chǎn)可用

• 測(cè)試用例的完善
• 代碼覆蓋率
• 性能調(diào)優(yōu)

希望 DMicro 能在大家的呵護(hù)及鞭策下茁長(zhǎng)成長(zhǎng).

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