Go chassis是华为开源的一个go语言微服务开发框架。通过这篇文章中，我将从设计思路到源码剖析来深度分析Go Chassis。并且介绍自己在实践过程中的go语言性能调优和最佳实践，最后将使用go chassis编写一个http服务，此为上篇，将主要介绍go chassis的运行机制。

为什么我们要用go语言来开发微服务？

go依然是一门新兴的语言，和java比它还非常年轻，不过随着kubenetes和docker等项目的成功，可以说go语言已经成为了非常好的中间层开发语言，并且逐渐流行起来。编译速度快，支持多平台，内存占用低，轻量级协程等。它的协程设计降低了开发者门槛，让更多人可以轻松地编写支持高并发的后台服务

为什么使用Go chassis

go chassis集成了很多的功能，提供了一站式服务，能够让用户在一个方案中，获得路由管理，注册发现，负载均衡，限流，指标监控，分布式追踪等大量功能。
go chassis是一个协议中立的开发框架，它不仅支持http，也支持rpc协议，甚至可以集成mysql等中间件的协议。并将它们纳入统一的治理。
go chasis支持Istio控制面板，也就是说你可以将它与envoy进行混合使用，但只需要使用istio即可，它支持原生的istio配置管理。以此使服务吞吐提升，CPU占用降低。
go chassis是插件化设计，支持用户开发定制模块，并接入到框架中

go chassis特性

主要有以下几点：

插件化注册中心: 默认支持Service Center，kubernetes，istio
动态治理框架: 通过此框架，开发者可实现进程运行时配置热加载
插件化协议: 开发者可实现自己的RPC协议，默认实现了 http 和highway(RPC)
熔断降级: 支持根据超时，并发，错误率等进行服务的熔断
容错：支持重试次数等配置，并支持backoff退让重试，
路由管理: 可根据流量权重和Header匹配等配置规则，轻松实现金丝雀发布
客户端负载均衡: 支持定制策略
限流: 支持客户端和服务端限流
插件化Cipher: 支持开发者自定义加解密工具，并应用于AKSK和TLS 证书
处理链: 可支持在通信的过程中加入定制的业务逻辑
Metrics: 支持自动导出Prometheus格式的运行时监控数据
Tracing: 使用opentracing，支持用户快速对接不同分布式追踪系统
Logger: 日志工具支持扩展并下沉到不同存储中
治理: 可通过动态治理框架，在运行时热加载，熔断，负载均衡，路由等配置信息

设计目标

最大的灵活性和扩展性
协议是允许开发者灵活扩展的，在通信管道中任意的插入自己的特殊业务逻辑。
易用性
开发者可以用最小化的配置和代码来启动框架，并且框架内部提供友好的API供用户使用，每个模块甚至可以拆开使用，功能任意剪裁。
服务可治理
提供客户端负载均衡，熔断降级，容错，限流，路由管理等功能使分布式系统可治理，同时提供错误注入功能，来提前模拟分布式系统中的错误，以使自己的系统更加强壮。
服务可视化
微服务运行时产生的监控数据能够导出到监控系统，使数据可视化。
运行时配置热加载
分布式环境中，存在大量进程，如果因为更改配置就要发布新的软件包，会有一定成本，如果登陆到机器上去改配置再重启，更是费时费力。go chassis提供动态配置框架来帮开发者解决配置热加载问题。这也是服务动态治理的基础。

架构概述

如下图所示：

架构思路

1.解耦的编程接口、运行模型、传输层

编程接口：拥有RPC和Rest 2种编程模型
运行模型：使用Handler Chain与Invocation概念统一了不同协议
传输层：一个进程拥有多种协议。同协议可运行多个协议服务实例，运行在不同端口，使用端口进行API隔离

基于Handler chain模式的插件化架构

Handler chain可任意插入业务逻辑

3.基于运行时动态配置的服务治理

4.相同的运行模型和统一的治理能力

5.相同的运维支撑方式

Http服务可支持自动挂载 Promethues数据到指定的API路径。
日志可支持扩展，比如输出到kafka等服务中

6.注册中心拆分为Registrator和Service Discovery2个接口分别负责注册和发现，可以支持平台发现和客户端注册

请求处理过程

不同协议请求进入到对应的Server，Server将具体的协议请求转换为Invocation统一抽象模型，并传入Handler chain，在这里Chassis已经默认实现了很多的Handler，比如熔断，限流，路由管理，客户端负载均衡，Metrics收集，分布式追踪，错误注入等，由于handler根据统一模型Invocation进行处理，不必每个协议开发出来都自己开发一套治理。处理链可通过配置任意剪裁。最终再进入Transport handler，使用目标微服务的协议客户端传输到目标。这里提到的几个关键对象在后面会详细介绍。

实现详解

基本概念

处理链与Invocation

这个概念是从Java chassis引入的，框架的编程接口层、运行模型层和传输层就是通过这个对象进行解耦，它是多协议支持的基础。它将各个协议的内容抽象了，运行不同协议的request都能够统一对应到一次Invocation中，比如request的Payload，以及框架的治理相关信息。

Handler
Handler是微服务在运行过程中在框架层面里的一个最小处理单元。go chassis通过handler和handler的组装实现组件化的运行模型架构。其基本的使用方式就是实现接口、注册逻辑：

1.实现基本接口

2.开发者实现该接口后可通过API注册进框架

Handler Chain
用于加载一系列Handler并处理消息，目前支持负载均衡，路由管理，监控等功能，用户可以通过配置文件定义加载多种handler。请求调用时，会按照配置文件中的定义的顺序进入handler进行处理

Handler的设计可以保证每一个handler都能得到后面的handler的执行结果。比如：熔断和网络穿的功能就在chain当中，每当传输失败，都会被熔断拿到错误结果，并计算，当达到一定阈值，便会出发熔断。

Invoker
由于RPC和Http的编程风格不同，go chassis使用2种不同的Invoker来解决调用，无论哪种Invoker都会初始化一个Invocation并最终进入处理链中进行处理，最终进入各协议的Client实现并传输到目标服务中，这一切对用户都是透明的。

RPC

为了降低用户学习成本，使用了go语言标准库中net/rpc的调用风格

Http
为了降低用户学习成本，支持了go语言通用的http调用方式，允许用户任意操控原生http request 与 response，并且没有任何限制

接下来，用一个微服务调用过程中最基本的Consumer到Provider的业务请求流程来看一下前面的那些关键对象是如何协同工作的.

客户端发送请求

开发者使用Invoker来发起请求，Invoker创建统一Invocation对象

1.Invocation进入处理链进行处理，比如熔断，限流等
2.进入Load Balancing后，会根据Strategy和目标协议选择一个IP:port
3.将协议和IP：port继续传送到Transport 后，根据协议选择具体的Client实现，并传入IP port进行发送

服务端接收请求

1.接收到协议请求后，由各协议Server转为统一的Invocation模型
2.Invocation进入处理链处理，比如限流，分布式追踪
3.处理结束后，进入具体的业务处理逻辑

插件化机制

go的动态能力相对有限，go 1.8提供了插件能力，但是会给build带来复杂度，我们先来看看Java怎么解决插件化的：

Class<?> act = Class.forName("com.bla.TestActivity");

基于这个能力也出现了Spring这样的项目，开发者可以轻松地解决插件化的问题

可是go语言该怎么做呢？

下面以Go chassis的实践为例

提供接口与Map定义

开发者需要实现接口，并实现NewFunc返回具体实现

注册插件

通过调用API进行插件安装

使用插件

考虑到易用性贴近Spring的风格，chassis使用yaml格式的配置文件来管理插件。

以下为实现思路

启动和初始化机制如下：

1.通过文件指定加载的插件，在Server之上我们封装Server manager管理所有协议的Server，并负责注册到注册中心,，收到系统终止信号时，负责反注册

2.使用了Client manager与
https://github.com/ServiceComb/gochassis/blob/master/core/handler/transport_handler.go
对client进行封装，按协议，微服务，实例的唯独进行client初始化，即每个实例都有专属client。

支持的插件

chassis框架支持以下插件，具体请参考gitbook文档。
1.Handler
2.Provider
3.Cipher
4.Bootstrap
5.Logger
6.Config Source
7.Registry
8.InjectFault
9.Server
10.Client
11.Strategy
12.Tracing

客户端负载均衡

客户端负载均衡器负责使用本地的注册中心缓存来进行服务发现。
go chassis 封装了很多的高级特性

1.融合了Backoff算法，以使网络流量稳定。
2.容错支持在请求错误后以怎样的策略进行重试
3.会话粘滞与延迟感知Strategy实现
4.动态治理，支持运行时热加载以上配置
5.支持目标服务级别的细粒度负载均衡策略配置（即一进程针对访问不同微服务，可控制负载均衡策略）

错误注入

为了能让用户轻松地制造系统混乱，在Consumer侧，实现了错误注入机制，可以根据配置定义错误或者故意制造调用延迟，来测试分布式系统遇到问题时的容错能力，同样支持运行时动态加载配置。目前只支持简单的错误和延迟以及发生百分比

开发者甚至可以通过此接口为一个协议安装错误注入插件，可完全替代目前的错误注入实现

与其他微服务开发框架的对比

go micro架构：

图片来自go micro官网

这里我引用micro.mu的关于go micro与go kit对比

Go micro是一个插件化RPC分布式开发框架，可以开箱即用，也可以任意定制自己的RPC协议中的每个模块。他是一个eco system，现在已经有大量的插件实现，并在go-micro基础之上有了很多的新框架，Micro组织下有许多围绕go-micro建立的子项目。

Go kit是一个用来构建微服务的的工具包，每个包都是独立的，开发者自己选择需要的工具组装自己的微服务，包含了丰富的治理功能，熔断，监控，限流等，且拥有丰富的插件化协议和注册中心。

Go chassis是插件化框架，与Go micro的不同在于，go chassis提供的能力是插件化协议，你可以将http或RPC，甚至是Mysql，Redis等协议接入到框架中，并且提供一站式功能，将熔断，限流，监控等功能全部集成到框架中，开发者无需自己寻找这些方案。拥有3者中最丰富的治理功能。同样拥有开放的定制能力，但是作为一个新的框架，生态尚需完善。

开发者可以通过开发体验和特性支持对框架进行选型。

本文转载自华为云产品与解决方案公众号。

原文链接：https://mp.weixin.qq.com/s/nA9sNf2RfpHnwrIDOaQsyA

创作场景

Go 语言微服务开发框架实践（上篇）