SpringBoot集成gRPC微服務(wù)工程搭建實踐的方法

更新時間：2019年01月20日 11:16:28 作者：驚天霸戈

這篇文章主要介紹了SpringBoot集成gRPC微服務(wù)工程搭建實踐的方法，小編覺得挺不錯的，現(xiàn)在分享給大家，也給大家做個參考。一起跟隨小編過來看看吧

前言

本文將使用Maven、gRPC、Protocol buffers、Docker、Envoy等工具構(gòu)建一個簡單微服務(wù)工程，筆者所使用的示例工程是以前寫的一個Java后端工程，因為最近都在學(xué)習(xí)微服務(wù)相關(guān)的知識，所以利用起來慢慢的把這個工程做成微服務(wù)化應(yīng)用。在實踐過程踩過很多坑，主要是經(jīng)驗不足對微服務(wù)還是停留在萌新階段，通過本文記錄創(chuàng)建微服務(wù)工程碰到一些問題，此次實踐主要是解決以下問題：

如何解決、統(tǒng)一服務(wù)工程依賴管理
SpringBoot集成gRPC
管理Protocol buffers文件
使用Envoy代理訪問gRPC
部署到Docker

本文假設(shè)讀者已經(jīng)了解以下相關(guān)知識：

Maven
Envoy
gRPC
Protocol buffers
SpringBoot
Docker

由于是初步實現(xiàn)微服務(wù)，不會考慮過多的細(xì)節(jié)，現(xiàn)階段只需要能夠使用gRPC正常通信，后續(xù)計劃會發(fā)布到k8s中，使用istio實現(xiàn)來服務(wù)網(wǎng)格。

使用Maven

現(xiàn)在比較流行的構(gòu)建工具有Maven和Gradle，現(xiàn)階段后端開發(fā)大多數(shù)都是用的Maven所以本工程也使用Maven來構(gòu)建項目，當(dāng)然使用Gradle也可以兩者概念大都想通，不同的地方大多是實現(xiàn)和配置方式不一致。

使用項目繼承

根據(jù)Maven的POM文件繼承特性，將工程分不同的模塊，所有的模塊都繼承父pom.xml的依賴、插件等內(nèi)容，這樣就可以實現(xiàn)統(tǒng)一管理，并方便以后管理、維護(hù)。先看一下大概的項目結(jié)構(gòu)：

AppBubbleBackend   （1）
├── AppBubbleCommon
├── AppBubbleSmsService  （2）
├── AppBubbleUserService
├── docker-compose.yaml  （3）
├── pom.xml
├── protos     （4）
│ ├── sms
│ └── user
└── scripts     （5）
 ├── docker
 ├── envoy
 ├── gateway
 └── sql

以下是各個目錄的用處簡述，詳細(xì)的用處文章后面都會提到，先在這里列出個大概：

工程主目錄
單個服務(wù)工程目錄（模塊）
docker-compose發(fā)布文件
存放.proto文件
發(fā)布、編譯時用到的腳本文件

知道大概的項目工程結(jié)構(gòu)后我們創(chuàng)建一個父pom.xml文件，放在AppBubbleBackend目錄下面：

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<project xmlns="http://maven.apache.org/POM/4.0.0" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
   xsi:schemaLocation="http://maven.apache.org/POM/4.0.0 http://maven.apache.org/xsd/maven-4.0.0.xsd">
 <modelVersion>4.0.0</modelVersion>
 <parent>
  <groupId>org.springframework.boot</groupId>
  <artifactId>spring-boot-starter-parent</artifactId>
  <version>2.1.2.RELEASE</version>
  <relativePath/> <!-- lookup parent from repository -->
 </parent>

 <groupId>com.bubble</groupId>
 <artifactId>bubble</artifactId>
 <version>0.0.1-SNAPSHOT</version>
 <packaging>pom</packaging>
 
 <modules>
  <module>AppBubbleSmsService</module>
  <module>AppBubbleCommon</module>
  <module>AppBubbleUserService</module>
 </modules>

 <!-- 省略其他部分 -->
</project>

因為使用SpringBoot構(gòu)架，所以主pom.xml文件繼承自SpringBoot的POM文件。有了主pom.xml后然后使每個模塊的pom.xml都繼承自主pom.xml文件：

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<project xmlns="http://maven.apache.org/POM/4.0.0" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
 xsi:schemaLocation="http://maven.apache.org/POM/4.0.0 http://maven.apache.org/xsd/maven-4.0.0.xsd">
 <modelVersion>4.0.0</modelVersion>
 <parent>
 <groupId>com.bubble</groupId>
 <artifactId>bubble</artifactId>
 <version>0.0.1-SNAPSHOT</version>
 </parent>
 <artifactId>sms</artifactId>
 <version>0.0.1-SNAPSHOT</version>

 <!-- 省略其他部分 -->
</project>

經(jīng)過上面的配置后，所有的模塊都會繼承AppBubbleBackend中的pom.xml文件，這樣可以很方便的更改依賴、配置等信息。

依賴管理

Maven提供依賴中心化的管理機(jī)制，通過項目繼承特性所有對AppBubbleBackend/pom.xml所做的更改都會對其他模塊產(chǎn)生影響，詳細(xì)的依賴管理內(nèi)容可查看官方文檔。

 <dependencyManagement>
  <dependencies>
   <!-- gRPC -->
   <dependency>
    <groupId>io.grpc</groupId>
    <artifactId>grpc-netty-shaded</artifactId>
    <version>${grpc.version}</version>
   </dependency>
  </dependencies>
</dependencyManagement>

通過dependencyManagement標(biāo)簽來配置依賴，這樣可以就可以實現(xiàn)統(tǒng)一依賴的管理，并且還可以添加公共依賴。

插件管理

使用pluginManagement可以非常方便的配置插件，因為項目中使用了Protocol buffers需要集成相應(yīng)的插件來生成Java源文件：

<pluginManagement>
   <plugins>
    <plugin>
     <groupId>org.xolstice.maven.plugins</groupId>
     <artifactId>protobuf-maven-plugin</artifactId>
     <version>0.5.1</version>
     <executions>
      <execution>
       <goals>
        <goal>compile</goal>
        <goal>compile-custom</goal>
       </goals>
      </execution>
     </executions>
    </plugin>
   </plugins>
</pluginManagement>

Protocol buffers插件的完整配置參數(shù)，可以這這里找到。

Profile

使用Profile的目的是為了區(qū)分生成Docker鏡像時的一些特殊配置，示例工程只配置了一個docker-build的profile:

 <profiles>
  <profile>
   <id>docker-build</id>
   <properties>
    <jarName>app</jarName>
   </properties>
  </profile>
 </profiles>

  <properties>
  <jarName>${project.artifactId}-${project.version}</jarName>
 </properties>
 
 <build>
  <finalName>${jarName}</finalName>
 </build>

如果使用mvn package -P docker-build命令生成jar包時，相應(yīng)的輸出文件名是app.jar這樣可以方便在Dockerfile中引用文件，而不需要使用${project.artifactId}-${project.version}的形式來查找輸出的jar這樣可以省去了解析pom.xml文件。如果還需要特殊的參數(shù)可以或者不同的行為，可以添加多個Profile，這樣配置起來非常靈活。

Protocol buffers文件管理

因為是使用微服務(wù)開發(fā)，而且RPC通信框架是使用的gRPC，所以每個服務(wù)工程都會使用.proto文件。服務(wù)工程之間又會有使用同一份.proto文件的需求，比如在進(jìn)行RPC通信時服務(wù)提供方返回的消息Test定義在a.proto文件中,那么在使用方在解析消息時也同樣需要a.proto文件來將接收到的消息轉(zhuǎn)換成Test消息，因此管理.proto文件也有一些小麻煩。關(guān)于Protocol buffers的使用可參考官方文檔。

Protocol buffers文件管理規(guī)約

在我們的示例項目中使用集中管理的方式，即將所有的.proto文件放置在同一個目錄（AppBubbleBackend/protos）下并按服務(wù)名稱來劃分:

├── sms
│ ├── SmsMessage.proto
│ └── SmsService.proto
└── user
 └── UserMessage.proto

還可以將整個目錄放置在一個單獨的git倉庫中，然后在項目中使用git subtree來管理文件。

Protocol buffers 插件配置

有了上面的目錄結(jié)構(gòu)后，就需要配置一下Protocol buffers的編譯插件來支持這種.proto文件的組織結(jié)構(gòu)。在講解如何配置插件解決.proto文件的編譯問題之前，推薦讀者了解一下插件的配置文檔：Xolstice Maven Plugins。在我們的工程中使用如下配置：

<plugin>
  <groupId>org.xolstice.maven.plugins</groupId>
  <artifactId>protobuf-maven-plugin</artifactId>
  <version>0.5.1</version>
  <configuration >
   <protocArtifact>com.google.protobuf:protoc:3.5.1-1:exe:${os.detected.classifier}</protocArtifact>
   <pluginId>grpc-java</pluginId>
   <pluginArtifact>io.grpc:protoc-gen-grpc-java:1.17.1:exe:${os.detected.classifier}</pluginArtifact>
   <additionalProtoPathElements combine.children="append" combine.self="append">
    <additionalProtoPathElement>${GOPATH}/src/github.com/grpc-ecosystem/grpc-gateway/third_party/googleapis</additionalProtoPathElement>
    <additionalProtoPathElement>${GOPATH}/src</additionalProtoPathElement>
   </additionalProtoPathElements>
   <protoSourceRoot>${protos.basedir}</protoSourceRoot>
   <writeDescriptorSet>true</writeDescriptorSet>
   <includeDependenciesInDescriptorSet>true</includeDependenciesInDescriptorSet>
  </configuration>
  <!-- ... -->
 </plugin>

首先上面的插件配置使用protoSourceRoot標(biāo)簽將Protocol buffers的源文件目錄更改成AppBubbleBackend/protos目錄，因為工程中使用了googleapis來定義服務(wù)接口,所以需要使用添加additionalProtoPathElement標(biāo)簽添加額外的依賴文件。注意這個插件的配置是在AppBubbleBackend/pom.xml文件中的，服務(wù)工程都是繼承此文件的。在父POM文件配置好以后，再看一下服務(wù)工程的插件配置：

<plugins>
 <plugin>
 <groupId>org.xolstice.maven.plugins</groupId>
 <artifactId>protobuf-maven-plugin</artifactId>
 <configuration>
  <includes>
  <include>${project.artifactId}/*.proto</include>
  <include>user/*.proto</include>
  </includes>
 </configuration>
 </plugin>
 </plugins>

服務(wù)工程主要使用includes標(biāo)簽，將需要的.proto文件包含在編譯腳本中，includes標(biāo)簽中的include只是一個指定匹配.proto文件的匹配模式，<include>${project.artifactId}/*.proto</include>意思是AppBubbleBackend/protos/${project.artifactId}目錄下的所有以.proto文件結(jié)尾的文件，如果服務(wù)工程有多個依賴可以將需要依賴的文件也添加到編譯服務(wù)中，如上面的<include>user/*.proto</include>就將AppBubbleBackend/protos/user中的.proto文件添加進(jìn)來，然后進(jìn)行整體的編譯。

gRPC

gRPC是由Google開源的RPC通信框架，gRPC使用Protocol buffers定義服務(wù)接口并自動生成gRPC相關(guān)代碼，有了這些代碼后就可以非常方便的實現(xiàn)gRPC服務(wù)端和gPRC客戶端，過多的細(xì)節(jié)就不細(xì)說了先看一下如何使用在SpringBoot中使用gRPC。

運行g(shù)RPC服務(wù)

利用ApplicationRunner接口，在SprintBoot中運行g(shù)RPC服非常方便，只需要像下面代碼一樣就可以運行一個簡單的gRPC服務(wù)。

package com.bubble.sms.grpc;

@Component
public class GrpcServerInitializer implements ApplicationRunner {


 @Autowired
 private List<BindableService> services;

 @Value("${grpc.server.port:8090}")
 private int port;

 @Override
 public void run(ApplicationArguments args) throws Exception {

  ServerBuilder serverBuilder = ServerBuilder
    .forPort(port);

  if (services != null && !services.isEmpty()) {
   for (BindableService bindableService : services) {
    serverBuilder.addService(bindableService);
   }
  }
  Server server = serverBuilder.build();
  serverBuilder.intercept(TransmitStatusRuntimeExceptionInterceptor.instance());
  server.start();
  startDaemonAwaitThread(server);
 }


 private void startDaemonAwaitThread(Server server) {
  Thread awaitThread = new Thread(() -> {
   try {
    server.awaitTermination();
   } catch (InterruptedException ignore) {
    
   }
  });
  awaitThread.setDaemon(false);
  awaitThread.start();
 }
}

Envoy代理

gRPC服務(wù)運行起來后就需要進(jìn)行調(diào)試了，比如使用curl、chrome等工具向gRPC服務(wù)發(fā)起Restful請求，實際上gRPC的調(diào)試并沒有那么簡單。一開始的方案是使用了gRPC-gateway，為每個服務(wù)都啟動一個網(wǎng)關(guān)將Http 1.x請求轉(zhuǎn)換并發(fā)送到gRPC服務(wù)。然而gRPC-gateway只有g(shù)o語言的版本，并沒有Java語言的版本，所有在編譯和使用中比較困難，后來發(fā)現(xiàn)了Envoy提供了envoy.grpc_json_transcoder這個http過濾器，可以很方便的將RESTful JSON API轉(zhuǎn)換成gRPC請求并發(fā)送給gRPC服務(wù)器。

envoy的相關(guān)配置都放置在AppBubbleBackend/scripts/envoy目錄中，里面的envoy.yaml是一份簡單的配置文件：

static_resources:
 listeners:
 - name: grpc-8090
 address:
  socket_address: { address: 0.0.0.0, port_value: 8090 }
 filter_chains:
 - filters:
  - name: envoy.http_connection_manager
  config:
   stat_prefix: sms_http
   codec_type: AUTO
   # 省略部分配置
   http_filters:
   - name: envoy.grpc_json_transcoder
   config:
    proto_descriptor: "/app/app.protobin"
    services: ["sms.SmsService"]
    match_incoming_request_route: true
    print_options:
    add_whitespace: true
    always_print_primitive_fields: true
    always_print_enums_as_ints: false
    preserve_proto_field_names: false
# 省略部分配置

使用envoy.grpc_json_transcoder過濾器的主要配置是proto_descriptor選項，該選項指向一個proto descriptor set文件。AppBubbleBackend/scripts/envoy/compile-descriptor.sh是編譯proto descriptor set的腳本文件，運行腳本文件會在腳本目錄下生成一個app.protobin的文件，將此文件設(shè)置到envoy.grpc_json_transcoder就可大致完成了envoy的代理配置。

使用Docker發(fā)布

經(jīng)過上面的一系統(tǒng)準(zhǔn)備工作之后，我們就可以將服務(wù)發(fā)布到docker中了，Docker相關(guān)的文件都放置中AppBubbleBackend/scripts/docker和一個AppBubbleBackend/docker-compose.yaml文件。在發(fā)布時使用單個Dockerfile文件來制作服務(wù)鏡像：

FROM rcntech/ubuntu-grpc:v0.0.5
EXPOSE 8080
EXPOSE 8090

#將當(dāng)前目錄添加文件到/bubble
ARG APP_PROJECT_NAME
#復(fù)制父pom.xml
ADD /pom.xml /app/pom.xml
ADD /protos /app/protos
ADD $APP_PROJECT_NAME /app/$APP_PROJECT_NAME
ADD scripts/gateway /app/gateway
ADD scripts/docker/entrypoint.sh /app/entrypoint.sh
RUN chmod u+x /app/entrypoint.sh

ENTRYPOINT ["/app/entrypoint.sh"]

有了Dockerfile文件后，在docker-compose.yaml里面做一些配置就能將服務(wù)打包成鏡像：

 sms:
 build:
 context: ./
 dockerfile: scripts/docker/Dockerfile
 args:
  APP_PROJECT_NAME: "AppBubbleSmsService"
 environment:
 APOLLO_META: "http://apollo-configservice-dev:8080"
 APP_PROJECT_NAME: "AppBubbleSmsService"
 ENV: dev

同時編寫了一個通用的entrypoint.sh腳本文件來啟動服務(wù)器：

#!/bin/bash

export GOPATH=${HOME}/go
export PATH=$PATH:/usr/local/go/bin:$GOPATH/bin

rootProjectDir="/app"
projectDir="${rootProjectDir}/${APP_PROJECT_NAME}"

cd ${rootProjectDir}/AppBubbleCommon
./mvnw install

cd $projectDir
#打包app.jar
./mvnw package -DskipTests -P docker-build
#編譯proto文件
./mvnw protobuf:compile protobuf:compile-custom -P docker-build


# Run service
java -jar ${projectDir}/target/app.jar

entrypoint.sh腳本中將服務(wù)工程編譯成app.jar包再運行服務(wù)。還有envoy代理也要啟動起來這樣我們就可以使用curl或其他工具直接進(jìn)行測試了。

總結(jié)

搭建這個工程大概摸索了一周的時間，主要的時間是花在了Protocol buffers文件的管理與使用Envoy作為代理調(diào)試gRPC服務(wù)上。文章中的示例工程已經(jīng)傳到了GitHub: AppBubbleBackend 后面會打算慢慢的完善這個應(yīng)用，這是個簡單的短視屏應(yīng)用除了服務(wù)器還包含了Android和iOS端，等到將后端微服務(wù)化為開源出來供學(xué)習(xí)交流使用。

參考引用

gRPC官方文檔
 Protocol buffers Maven 插件文檔
 Protocol buffers官方文檔
 gRPC 官方文檔中文版
 gRPC-JSON transcoder

以上就是本文的全部內(nèi)容，希望對大家的學(xué)習(xí)有所幫助，也希望大家多多支持腳本之家。

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