前置知识

Kitex 开发前置知识

RPC

RPC (Remote Procedure Call) ，即远程过程调用。通俗来讲，就是调用远端服务的某个方法，并获取到对应的响应。RPC 本质上定义了一种通信的流程，而具体的实现技术没有约束，核心需要解决的问题为序列化与网络通信。如可以通过 gob/json/pb/thrift 来序列化和反序列化消息内容，通过 socket/http 来进行网络通信。只要客户端与服务端在这两方面达成共识，能够做到消息正确的解析接口即可。

一般来说，RPC 框架包括了代码生成、序列化、网络通讯等，主流的微服务框架也会提供服务治理相关的能力，比如服务发现、负载均衡、熔断等等。

RPC 调用的流程

一次 rpc 调用包括以下基本流程，分为客户端和服务端两个部分：

  1. （客户端）构造请求参数，发起调用
  2. （客户端）通过服务发现、负载均衡等得到服务端实例地址，并建立连接
  3. （客户端）请求参数序列化成二进制数据
  4. （客户端）通过网络将数据发送给服务端
  1. （服务端）服务端接收数据
  2. （服务端）反序列化出请求参数
  3. （服务端）handler 处理请求并返回响应结果
  4. （服务端）将响应结果序列化成二进制数据
  5. （服务端）通过网络将数据返回给客户端
  1. （客户端）接收数据
  2. （客户端）反序列化出结果
  3. （客户端）得到调用的结果

其中步骤 2 中包含的流程称为「服务治理」，通常包括并不限于服务发现、负载均衡、ACL、熔断、限流等等功能。这些功能是由其他组件提供的，并不是 Thrift 框架所具有的功能。

RPC 服务开发流程

例如基于 Thrift 的 RPC 服务开发，通常包括如下过程：

  1. 编写 IDL，定义服务 (Service) 接口。
  2. 使用 thrift（或者等价的生成代码工具，如 kitex 等）生成客户端、服务端的支持代码。
  3. 服务端开发者编写 handler ，即请求的处理逻辑。
  4. 服务端开发者运行服务监听端口，处理请求。
  5. 客户端开发者编写客户端程序，经过服务发现连接上服务端程序，发起请求并接收响应。

IDL

IDL 全称是 Interface Definition Language，接口定义语言。

如果我们要使用 RPC 进行调用，就需要知道对方的接口是什么，需要传什么参数，同时也需要知道返回值是什么样的，就好比两个人之间交流，需要保证在说的是同一个语言、同一件事。IDL 就是为了解决这样的问题，通过 IDL 来约定双方的协议，就像在写代码的时候需要调用某个函数，我们需要知道 签名一样。

对于 RPC 框架，IDL 不仅作为接口描述语言，还会根据 IDL 文件生成指定语言的接口定义模块，这样极大简化了开发工作。服务提供方（服务端）需要做的变为 编写 IDL -> 使用代码生成工具生成代码 -> 实现接口；服务调用方（客户端）只需根据服务提供方（服务端）提供的 IDL 生成代码后进行调用。这当中还有服务发现、负载均衡等问题，但不属于 IDL 范畴，故不展开介绍。

Kitex 默认支持 thrift 和 proto3 两种 IDL。本文简单介绍 Thrift IDL 语法，proto3 语法可参考：Language Guide(proto3)

注意：Thrift 是一款 RPC 框架，其使用的 IDL 以 .thrift 为后缀，故常常也使用 thrift 来表示 IDL，请根据上下文判断语意。

基础语法

基本类型

Thrift IDL 有以下几种基本类型：

  • bool: 布尔型
  • byte: 有符号字节
  • i8: 8位有符号整型（低版本不支持）
  • i16: 16位有符号整型
  • i32: 32位有符号整型
  • i64: 64位有符号整型
  • double: 64位浮点型
  • string: 字符串（编码方式未知或二进制字符串）

注意：Thrift IDL 没有无符号整数类型。 因为许多编程语言中没有原生的无符号整数类型。

特殊类型

  • binary: 表示无编码要求的 byte 二进制数组。因此是字节数组情况下（比如 json/pb 序列化后数据在 thrift rpc 间传输）请使用 binary 类型，不要使用 string 类型；
    • Golang 的实现 string/binary 都使用 string 类型进行存储，string 底层只是字节数组不保证是 UTF-8 编码的，可能与其他语言的行为不一致。

容器

Thrift 提供的容器是强类型容器，映射到大多数编程语言中常用的容器类型。具体包括以下三种容器：

  • list< t1 >: 元素类型为 t1 的有序列表，允许元素重复。Translates to an STL vector, Java ArrayList, native arrays in scripting languages, etc.
  • set< t1 >: 元素类型为 t1 的无序表，不允许元素重复。
  • map<t1,t2>: 键类型为 t1，值类型为 t2 的 map。

类型定义

Thrift 支持类似 C/C++ 的类型定义

typedef i32 MyInteger 

typedef Tweet ReTweet

注意：typedef 定义的末尾没有分号

枚举类型

Thrift 提供了枚举类型

  • 编译器默认从 0 开始赋值
  • 可以对某个变量进行赋值（整数）
  • 不支持嵌套的 enum
enum TweetType { 
    TWEET, // 
    RETWEET = 2, // 
    DM = 0xa,
    REPLY 
}

注释

Thrift 支持 c风格的多行注释 和 c++/Java 风格的单行注释

/*
* This is a multi-line comment. 
* Just like in C.
*/

// C++/Java style single-line comments work just as well.

命名空间

Thrift 的命名空间与 C++ 的 namespace 和 java 的 package 类似，提供了一种组织（隔离）代码的方式，也可避免类型定义内名字冲突的问题。

Thrift 提供了针对不同语言的 namespace 定义方式：

namespace cpp com.example.project

namespace java com.example.project

namespace go com.example.project

Include

为了方便管理、维护 IDL，常常需要将 Thrift IDL 定义拆分到不同的文件。Thrift 允许文件 include 其它的 thrift 文件，用户可利用文件名作为前缀对具体定义进行访问。

include "tweet.thrift" ...

struct TweetSearchResult { 
    1: list<tweet.Tweet> tweets;
}

常量

Thrift 内定义常量的方式如下：

const i32 INT_CONST = 1234;

const map<string,string> MAP_CONST = {
    "hello": "world", 
    "goodnight": "moon"
}

Struct 及 Requiredness 说明

Struct 由不同的 fields 构成，其中每个 field 有唯一的整型 id，类型 type，名字 name 和 一个可选择设置的默认值 default value。

  • id：每个 field 必须有一个正整数的标志符
  • type：包括三种类型
    • required：编码必写字段（建议必填），从维护角度不建议用 required 修饰字段
      • 注意：该修饰在 thrift 官方的解释如下，期望被 set，在 Golang 的实现里如果某个字段为 nil，实际还是会编码，所以对端收到的是空struct。
    • optional：可选字段。
      • 若没有设置该字段且没有默认值的话，则不对该字段进行序列化
      • 对于非指针字段，需要调用 NewXXX 方法来初始化结构体才能填入默认值，不能用 &XXX{} 方式
    • default：不加修饰则是 default 类型
      • 注意：发送方发 nil，接收方会构造默认值，如果希望接收方同样接收 nil 需要用 optional 修饰
struct Location {
    1: required double latitude; 
    2: required double longitude; 
}

struct Tweet { 
    1: required i32 userId;
    2: required string userName;
    3: required string text; 
    4: optional Location loc; // Struct的定义内可以包含其他 Struct
    16: optional string language = "english" // 可设置默认值
}

注意：

  1. Thrift 不支持嵌套定义 Struct
  2. 如果 struct 已经在使用了，请不要更改各个 field 的 id 和 type
  3. 如果没有特殊需求，建议都使用 optional。由于 Kitex 需要保留和 apache 官方 Go 实现兼容性，也保留了对于 required 和 default 修饰的字段处理逻辑的不合理之处。例如 Request(struct类型).User(struct类型).Name(string类型) 这样一个结构，如果 User 和 Name 都是 required，但 client 端没有给 User 赋值（即 request.User == nil), 在 client 端编码不会报错，但是会将 User 的 id 和 type(struct) 写入，在 server 端解码时会初始化 User（即 request.User != nil），但是在继续解码 User 时读不到 Name 字段，就会报错。

Exception

Exception 与 struct 类似，但它被用来集成 目标编程语言 中的异常处理机制。Exception 内定义的所有 field 的名字都是唯一的。

Service

Thrift 内的 service 定义在语义上和 oop 内的接口是相同的。代码生成工具会根据 service 的定义生成 client 和 service 端的接口实现。

  • Service 的参数和返回值类型可以是 基础类型 或者 struct

oneway 本身不具有可靠性，且在处理上比较特殊会带来一些隐患，不建议使用

service Twitter { 
    // A method definition looks like C code. It has a return type, arguments, 
    // and optionally a list of exceptions that it may throw. Note that argument 
    // lists and exception list are specified using the exact same syntax as 
    // field lists in structs.

    void ping(); // 1 
    bool postTweet(1:Tweet tweet); // 2 
    TweetSearchResult searchTweets(1:string query); // 3
    
    // The 'oneway' modifier indicates that the client only makes a request and does not wait for any response at all. Oneway methods MUST be void. 
    oneway void zip() // 4
}

IDL 示例

以下为简单的 thrift idl 示例，包含 common.thrift 和 service.thrift 两个文件。

  • common.thrift：包含各种类型的使用和 struct 的定义。
namespace go example.common

// typedef
typedef i32 TestInteger

// Enum
enum TestEnum {
    Enum1 = 1,
    Enum2,
    Enum3 = 10,
}

// Constant
const i32 TestIntConstant = 1234;

// Struct
struct TestStruct {
    1: bool sBool
    2: required bool sBoolReq
    3: optional bool sBoolOpt
    4: list<string> sListString
    5: set<i16> sSetI16
    6: map<i32,string> sMapI32String
}
  • service.thrift：引用 common.thrift，定义 service。
    • tMethod：接收一个类型为 TestRequest 的参数，返回一个类型为 TestResponse 的返回值。
namespace go example.service

include "common.thrift"

struct TestRequest {
   1: string msg
   2: common.TestStruct s
}

struct TestResponse {
   1: string msg
   2: common.TestStruct s
}

service TestService {
   TestResponse tMethod(1: TestRequest req)
}

Kitex Thrift IDL 规范

为满足服务调用的规范，Kitex 对 IDL 的定义提出了一些必须遵守的要求：

  • 方法只能拥有一个参数，并且这个参数类型必须是自定义的 Struct 类型，参数类型名字使用驼峰命名法，通常为：XXXRequest
  • 方法的返回值类型必须是自定义的 Struct 类型，不可以为 void，使用驼峰命名法，通常为：XXXResponse

参考

Apache Thrift - Thrift Type system

Thrift: The Missing Guide


最后修改 March 12, 2024 : doc: sync User guide to Kitex multi-service (#1024) (1da567f)