Golang微服务框架居然可以开发单体应用？—— Kratos单体架构实践

TL;DR

微服务框架也是可以用于开发单体架构(monolith architecture)的应用。并且，单体应用也是最小的、最原始的、最初的项目状态，经过渐进式的开发演进，单体应用能够逐步的演变成微服务架构，并且不断的细分服务粒度。微服务框架开发的单体架构应用，既然是一个最小化的实施，那么它只需要使用到微服务框架最小的技术，也就意味着它只需要用到微服务框架最少的知识点，拿它来学习微服务框架是极佳的。

本文将围绕着一个我写的demo项目：kratos-monolithic-demo开展，它既是一个微服务框架Kratos的最小化实践，也是一个工程化实践的完全体。从中你可以学习到：

构建工具Make的使用；
依赖注入框架Wire的使用；
Protobuf构建工具Buf的使用；
ORM框架Ent的使用；
OpenAPI在项目开发中的应用；
完整的CURD开发示例；
用户登陆认证。

为什么要学要用微服务框架？

我向身边的人推广微服务架构，但是经常会得到否定的态度，譬如：

我没有那么多在线人数，那么大的项目规模，我不需要微服务；
我用GIN就可以一把撸出来了，用什么微服务框架？
微服务框架太复杂了，学不来。
……

总结下来，无非就是：

微服务知识面太广，上手太难，学习曲线太陡峭。
中小型项目，用不到微服务框架。

的确，微服务所需要的知识是挺多的：服务治理（服务注册和发现）、负载均衡、服务熔断、服务降级、服务限流、服务容错、服务网关、分布式配置、链路追踪、服务性能监控、RPC服务调用……

这么多知识点，上手的确是不容易，对于很多中小型企业来说，他们的项目规模小，大多的项目都是CURD项目，这种项目，开发者只需要知道怎么写HTTP路由，怎么写ORM，就行了，就可以上手做事情了。甚至于大部分代码都可以通过代码生成器来生成。要找到会这么多的人才，一个人员难以招聘，一个公司的资本也有限，需要控制成本，请不起。

那么，现在的情况看起来就很明显了：中小型企业，中小型项目，看起来确实是不需要微服务。

但，微服务框架也是用不到，不需要吗？

答案是否定的。

在实际的项目开发中，我有使用微服务框架Kratos开发过好几个单体架构的应用，并且上线运营。在最小的一个项目里面，我也就是用到了：REST服务，ORM访问数据库。涉及的知识点并不多，因此开发起来，也并没有复杂到哪里去。

那么，有人肯定会问我：那你用微服务框架的意义在哪里？

我的考量如下：

小项目不是我们的全部，我们也有中大型的项目，公司能够统一用一套技术栈，总是要好过于用多个技术栈。
Kratos工程化做得比较好，比较好规范公司的开发。
Kratos基于Protobuf定义协议，gRPC进行服务间通讯，在公司的强异构开发场景下，具有很强的实用价值。
Kratos基于插件机制开发，极其容易对其进行扩展（看我的kratos-transport，我甚至插入了Gin、FastHttp、Hertz等Web框架）。

综上，是我的理由。在做技术选型的时候，我是横向对比了市面上几乎所有的框架，最终选择了Kratos。

还有一点就是，微服务的开发过程，并不是一步到位的——微服务的开发是渐进的，正所谓：一生二，二生三，三生万物——从单体应用开始逐步的拆分服务也并不是一件很稀奇的事情。

Demo代码仓库

代码在前，适合那些不喜欢看啰嗦的同学。

对于那些想学习使用微服务框架的同学，这一个微服务框架开发的单体项目，它本质上是一个最小化的项目，故而，它也是极为适合拿来学习之用的项目。

对我而言，它是一个工程化实验的实验田，我主要拿它实验软件工程的几个基本形式：

标准化
模块化
过程化
实用化和工具化。

项目结构

本项目包含了前端和后端的代码，前端是一个Vue3+TypeScript的Admin。但，前端不是本文的着重点，本文着重讲解后端。

前端项目在frontend文件夹中，后端项目在backend文件夹中，

后端项目结构：

├─api  # proto协议存放的路径
│  ├─admin # Admin服务，定义了REST的接口。
│  │  └─service
│  │      └─v1
│  ├─file # 文件服务，定义了文件上下传等。
│  │  └─service
│  │      └─v1
│  ├─system # 系统服务，定义了比如目录、路由等。。。
│  │  └─service
│  │      └─v1
│  └─user # 用户服务，定义了用户、组织架构、职位等。
│      └─service
│          └─v1
├─app # 应用程序所在的路径
│  └─admin
│      └─service
│          ├─cmd
│          │  └─server # 应用程序的入口
│          │      └─assets
│          ├─configs # 应用的配置文件
│          └─internal
│              ├─data # 应用的数据层，数据库操作的逻辑代码
│              │  └─ent # 使用的Facebook的ORM，entgo。
│              │      └─schema # 数据库表结构定义
│              ├─server # 应用的传输层，应用提供的输入输出点（创建REST、gRPC、Kafka等……）
│              └─service # 应用的服务层，REST、gRPC等的处理器代码。
├─gen # proto协议生成的go代码存放路径
│  └─api
│      └─go
│          ├─admin
│          │  └─service
│          │      └─v1
│          ├─file
│          │  └─service
│          │      └─v1
│          ├─system
│          │  └─service
│          │      └─v1
│          └─user
│              └─service
│                  └─v1
├─pkg # 公共代码存放路径
│  ├─errors
│  │  └─auth
│  ├─middleware
│  │  └─auth
│  ├─service
│  └─task
└─sql # 一些SQL查询的存放路径

前置知识

安装环境

安装Make

Linux、Mac下面基本上都是预装，就算不是预装，要安装也很简单，不再赘述。主要是Windows下面比较麻烦，我有一篇文章说这个：怎么样在Windows下使用Make编译Golang程序。

protoc安装

macOS安装

brew install protobuf

Ubuntu安装

sudo apt update; sudo apt upgrade
sudo apt install libprotobuf-dev protobuf-compiler

Windows安装

在Windows下可以使用包管理器Choco和Scoop来安装。

Choco

choco install protoc

Scoop

scoop bucket add extras
scoop install protobuf

golang install安装的工具

go install google.golang.org/protobuf/cmd/protoc-gen-go@latest
go install google.golang.org/grpc/cmd/protoc-gen-go-grpc@latest
go install github.com/go-kratos/kratos/cmd/protoc-gen-go-http/v2@latest
go install github.com/go-kratos/kratos/cmd/protoc-gen-go-errors/v2@latest
go install github.com/grpc-ecosystem/grpc-gateway/v2/protoc-gen-openapiv2@latest
go install github.com/google/gnostic/cmd/protoc-gen-openapi@latest
go install github.com/envoyproxy/protoc-gen-validate@latest
go install github.com/bufbuild/buf/cmd/buf@latest
go install github.com/go-kratos/kratos/cmd/kratos/v2@latest

或者在后端项目根目录backend下执行：

make init

安装IDE插件

在IDE里面（VSC和Goland），远程的proto源码库会被拉取到本地的缓存文件夹里面，而这IDE并不知道，故而无法解析到依赖到的proto文件，但是，Buf官方提供了插件，可以帮助IDE读取并解析proto文件，并且自带Lint。

VSC的Buf插件: https://marketplace.visualstudio.com/items?itemName=bufbuild.vscode-buf
Goland的Buf插件：https://plugins.jetbrains.com/plugin/19147-buf-for-protocol-buffers

Wire的使用

Wire是谷歌开源的一个依赖注入的框架。

依赖注入的作用是：

创建对象
知道哪些类需要那些对象
并提供所有这些对象

首先从注入源看起，在server、service、data这几个包下面都存在一个：

var ProviderSet = wire.NewSet(...)

NewSet方法里面都是对象的创建方法。

wire的代码文件有两个：wire.go和wire_gen.go，存放在main.go同级文件夹下。

wire.go

//go:build wireinject
// +build wireinject

// The build tag makes sure the stub is not built in the final build.

package main

import (
    "github.com/google/wire"

    "github.com/go-kratos/kratos/v2"
    "github.com/go-kratos/kratos/v2/log"
    "github.com/go-kratos/kratos/v2/registry"

    conf "github.com/tx7do/kratos-bootstrap/gen/api/go/conf/v1"

    "kratos-monolithic-demo/app/admin/service/internal/data"
    "kratos-monolithic-demo/app/admin/service/internal/server"
    "kratos-monolithic-demo/app/admin/service/internal/service"
)

// initApp init kratos application.
func initApp(log.Logger, registry.Registrar, *conf.Bootstrap) (*kratos.App, func(), error) {
   
    panic(wire.Build(server.ProviderSet, service.ProviderSet, data.ProviderSet, newApp))
}

这个文件不参与编译，是提供给代码生成器用的模板，它把ProviderSet中的依赖项引入进来，由代码生成器进行组装。

wire_gen.go

// Code generated by Wire. DO NOT EDIT.

//go:generate go run github.com/google/wire/cmd/wire
//go:build !wireinject
// +build !wireinject

package main

import (
    "github.com/go-kratos/kratos/v2"
    "github.com/go-kratos/kratos/v2/log"
    "github.com/go-kratos/kratos/v2/registry"
    "github.com/tx7do/kratos-bootstrap/gen/api/go/conf/v1"
    "kratos-monolithic-demo/app/admin/service/internal/data"
    "kratos-monolithic-demo/app/admin/service/internal/server"
    "kratos-monolithic-demo/app/admin/service/internal/service"
)

// Injectors from wire.go:

// initApp init kratos application.
func initApp(logger log.Logger, registrar registry.Registrar, bootstrap *v1.Bootstrap) (*kratos.App, func(), error) {
   
    authenticator := data.NewAuthenticator(bootstrap)
    engine := data.NewAuthorizer()
    entClient := data.NewEntClient(bootstrap, logger)
    client := data.NewRedisClient(bootstrap, logger)
    dataData, cleanup, err := data.NewData(entClient, client, authenticator, engine, logger)
    if err != nil {
   
        return nil, nil, err
    }
    userRepo := data.NewUserRepo(dataData, logger)
    userTokenRepo := data.NewUserTokenRepo(dataData, authenticator, logger)
    authenticationService := service.NewAuthenticationService(logger, userRepo, userTokenRepo)
    userService := service.NewUserService(logger, userRepo)
    dictRepo := data.NewDictRepo(dataData, logger)
    dictService := service.NewDictService(logger, dictRepo)
    dictDetailRepo := data.NewDictDetailRepo(dataData, logger)
    dictDetailService := service.NewDictDetailService(logger, dictDetailRepo)
    menuRepo := data.NewMenuRepo(dataData, logger)
    menuService := service.NewMenuService(menuRepo, logger)
    routerService := service.NewRouterService(logger, menuRepo)
    organizationRepo := data.NewOrganizationRepo(dataData, logger)
    organizationService := service.NewOrganizationService(organizationRepo, logger)
    roleRepo := data.NewRoleRepo(dataData, logger)
    roleService := service.NewRoleService(roleRepo, logger)
    positionRepo := data.NewPositionRepo(dataData, logger)
    positionService := service.NewPositionService(positionRepo, logger)
    httpServer := server.NewRESTServer(bootstrap, logger, authenticator, engine, authenticationService, userService, dictService, dictDetailService, menuService, routerService, organizationService, roleService, positionService)
    app := newApp(logger, registrar, httpServer)
    return app, func() {
   
        cleanup()
    }, nil
}

这个文件是由Wire的代码生成器生成而成。从代码可见，复杂的依赖调用关系被Wire轻松的理顺了。

代码生成

wire的代码生成有两种途径，一个是安装wire可执行程序，一个是使用go run动态编译执行。推荐动态编译执行，为什么呢？这样可以保证代码生成器的版本和项目中wire的版本是一致的，如果版本不一致，可能会带来一些问题。

go run -mod=mod github.com/google/wire/cmd/wire ./cmd/server

我已经把这条命令写入了app.mk，可以在app/admin/service路径下执行：

make wire

Buf的使用

buf.build是专门用于构建protobuf API的工具。

Buf本质上是一个调用protoc的工具，它可以把调用protoc的各种参数配置化，并且支持远程proto，远程插件。所以，Buf能够把proto的编译工程化。

它总共有3组配置文件：buf.work.yaml、buf.gen.yaml、buf.yaml。

另外，还有一个buf.lock文件，但是它不需要进行人工配置，它是由buf mod update命令所生成。这跟前端的npm、yarn等的lock文件差不多，golang的go.sum也差不多。

它的配置文件不多，也不复杂，维护起来非常方便，支持远程proto插件，支持远程第三方proto。对构建系统Bazel支持很好，对CI/CD系统也支持得很好。它还有很多优秀的特性。

buf.work.yaml

它一般放在项目的根目录下面，它代表的是一个工作区，通常一个项目也就一个该配置文件。

该配置文件最重要的就是directories配置项，列出了要包含在工作区中的模块的目录。目录路径必须相对于buf.work.yaml，像../external就是一个无效的配置。

version: v1

directories:
  - api

buf.gen.yaml

它一般放在buf.work.yaml的同级目录下面，它主要是定义一些protoc生成的规则和插件配置。

# 配置protoc生成规则
version: v1

managed:
  enabled: true
  optimize_for: SPEED

  go_package_prefix:
    default: kratos-monolithic-demo/gen/api/go
    except:
      - 'buf.build/googleapis/googleapis'
      - 'buf.build/envoyproxy/protoc-gen-validate'
      - 'buf.build/kratos/apis'
      - 'buf.build/gnostic/gnostic'
      - 'buf.build/gogo/protobuf'
      - 'buf.build/tx7do/pagination'

plugins:
  # 使用go插件生成go代码
  #- plugin: buf.build/protocolbuffers/go
  - name: go
    out: gen/api/go
    opt: paths=source_relative # 使用相对路径

  # 使用go-grpc插件生成gRPC服务代码
  #- plugin: buf.build/grpc/go
  - name: go-grpc
    out: gen/api/go
    opt:
      - paths=source_relative # 使用相对路径

  # generate rest service code
  - name: go-http
    out: gen/api/go
    opt:
      - paths=source_relative # 使用相对路径

  # generate kratos errors code
  - name: go-errors
    out: gen/api/go
    opt:
      - paths=source_relative # 使用相对路径

  # generate message validator code
  #- plugin: buf.build/bufbuild/validate-go
  - name: validate
    out: gen/api/go
    opt:
      - paths=source_relative # 使用相对路径
      - lang=go

buf.yaml

它放置的路径，你可以视之为protoc的--proto-path参数指向的路径，也就是proto文件里面import的相对路径。

需要注意的是，buf.work.yaml的同级目录必须要放一个该配置文件。

该配置文件的内容通常来说都是下面这个配置，不需要做任何修改，需要修改的情况不多。

version: v1

deps:
  - 'buf.build/googleapis/googleapis'
  - 'buf.build/envoyproxy/protoc-gen-validate'
  - 'buf.build/kratos/apis'
  - 'buf.build/gnostic/gnostic'
  - 'buf.build/gogo/protobuf'
  - 'buf.build/tx7do/pagination'

breaking:
  use:
    - FILE

lint:
  use:
    - DEFAULT

API代码生成

我们可以使用以下命令来进行代码生成：

buf generate

或者

make api

Ent的使用

Ent是一个优秀的ORM框架。基于模板进行代码生成，相比较利用反射等方式，在性能上的损耗更少。并且，模板的使用使得扩展系统变得简单容易。

它不仅能够很对传统的关系数据库（MySQL、PostgreSQL、SQLite）方便的进行查询，并且可以容易的进行图遍历——常用的譬如像是：菜单树、组织树……这种数据查询。

Schema

Schema相当于数据库的表。

《道德经》说：

道生一，一生二，二生三，三生万物。

Schema，就是数据库开发的起始点。

只有定义了Schema，代码生成器才能够生成数据库表的go数据结构和相关操作的go代码，有了这些生成后的代码，我们才能够通过ORM来操作数据库表。

ent还支持从Schema生成gRPC和GraphQL的接口定义，可以说ent已经打通了开发全流程——向后搞定了数据库，向前搞定了API。

创建一个Schema

创建Schema有两个方法可以做到：

使用 `ent init` 创建

ent init User

将会在 {当前目录}/ent/schema/ 下生成一个user.go文件，如果没有文件夹，则会创建一个:

package schema

import "entgo.io/ent"

// User holds the schema definition for the User entity.
type User struct {
   
    ent.Schema
}

// Fields of the User.
func (User) Fields() []ent.Field {
   
    return nil
}

// Edges of the User.
func (User) Edges() []ent.Edge {
   
    return nil
}

SQL转换Schema在线工具

网上有人好心的制作了一个在线工具，可以将SQL转换成schema代码，实际应用中，这是非常方便的！

SQL转Schema工具： https://printlove.cn/tools/sql2ent

比如，我们有一个创建表的SQL语句：

CREATE TABLE `user`  (
`id` int(10) UNSIGNED NOT NULL AUTO_INCREMENT,
`email` varchar(50) CHARACTER SET utf8 COLLATE utf8_unicode_ci NOT NULL,
`type` varchar(20) CHARACTER SET utf8 COLLATE utf8_unicode_ci NOT NULL,
`created_at` timestamp NULL DEFAULT NULL,
`updated_at` timestamp NULL DEFAULT NULL,
PRIMARY KEY (`id`) USING BTREE
) ENGINE = InnoDB AUTO_INCREMENT = 1 CHARACTER SET = utf8 COLLATE = utf8_unicode_ci ROW_FORMAT = DYNAMIC;

转换之后，生成如下的Schema代码：

package schema

import (
    "entgo.io/ent"
    "entgo.io/ent/dialect"
    "entgo.io/ent/schema/field"
)

// User holds the schema definition for the User entity.
type User struct {
   
    ent.Schema
}

// Fields of the User.
func (User) Fields() []ent.Field {
   

    return []ent.Field{
   
        field.Int32("id").SchemaType(map[string]string{
   
            dialect.MySQL: "int(10)UNSIGNED", // Override MySQL.
        }).NonNegative().Unique(),

        field.String("email").SchemaType(map[string]string{
   
            dialect.MySQL: "varchar(50)", // Override MySQL.
        }),

        field.String("type").SchemaType(map[string]string{
   
            dialect.MySQL: "varchar(20)", // Override MySQL.
        }),

        field.Time("created_at").SchemaType(map[string]string{
   
            dialect.MySQL: "timestamp", // Override MySQL.
        }).Optional(),

        field.Time("updated_at").SchemaType(map[string]string{
   
            dialect.MySQL: "timestamp", // Override MySQL.
        }).Optional(),
    }

}

// Edges of the User.
func (User) Edges() []ent.Edge {
   
    return nil
}

Mixin复用字段

在实际应用中，我们经常会碰到一些一模一样的通用字段，比如：id、created_at、updated_at等等。

那么，我们就只能一直的复制粘贴？这会使得代码既臃肿，又显得很不优雅。

entgo能够让我们复用这些字段吗？

答案显然是，没问题。

Mixin，就是办这个事儿的。

好，我们现在需要复用时间相关的字段：created_at和updated_at，那么我们可以：

package mixin

import (
    "time"

    "entgo.io/ent"
    "entgo.io/ent/schema/field"
    "entgo.io/ent/schema/mixin"
)

type TimeMixin struct {
   
    mixin.Schema
}

func (TimeMixin) Fields() []ent.Field {
   
    return []ent.Field{
   
        field.Time("created_at").
            Immutable().
            Default(time.Now),

        field.Time("updated_at").
            Default(time.Now).
            UpdateDefault(time.Now),
    }
}

然后，我们就可以在Schema当中应用了，比如User，我们为它添加一个Mixin方法：

func (User) Mixin() []ent.Mixin {
   
    return []ent.Mixin{
   
        mixin.TimeMixin{
   },
    }
}

生成代码再看，user表就拥有这2个字段了。

生成Ent代码

在internal/data/ent目录下执行：

go run -mod=mod entgo.io/ent/cmd/ent generate \
        --feature privacy \
        --feature sql/modifier \
        --feature entql \
        --feature sql/upsert \
        ./internal/data/ent/schema

或者：

ent generate \
        --feature privacy \
        --feature sql/modifier \
        --feature entql \
        --feature sql/upsert \
        ./internal/data/ent/schema

或者直接在app/admin/service路径下用Make命令：

make ent

连接数据库

SQLite3

import (
    _ "github.com/mattn/go-sqlite3"
)

client, err := ent.Open("sqlite3", "file:ent?mode=memory&cache=shared&_fk=1")
if err != nil {
   
    log.Fatalf("failed opening connection to sqlite: %v", err)
}
defer client.Close()

MySQL/MariaDB

TiDB 高度兼容MySQL 5.7 协议
ClickHouse 支持MySQL wire通讯协议

import (
    _ "github.com/go-sql-driver/mysql"
)

client, err := ent.Open("mysql", "<user>:<pass>@tcp(<host>:<port>)/<database>?parseTime=True")
if err != nil {
   
    log.Fatalf("failed opening connection to mysql: %v", err)
}
defer client.Close()

PostgreSQL

CockroachDB 兼容PostgreSQL协议

import (
    _ "github.com/lib/pq"
)

client, err := ent.Open("postgresql", "host=<host> port=<port> user=<user> dbname=<database> password=<pass>")
if err != nil {
   
    log.Fatalf("failed opening connection to postgres: %v", err)
}
defer client.Close()

Gremlin

import (
    "<project>/ent"
)

client, err := ent.Open("gremlin", "http://localhost:8182")
if err != nil {
   
    log.Fatalf("failed opening connection to gremlin: %v", err)
}
defer client.Close()

自定义驱动sql.DB连接

有以下两种途径可以达成：

package main

import (
    "time"

    "<your_project>/ent"
    "entgo.io/ent/dialect/sql"
)

func Open() (*ent.Client, error) {
   
    drv, err := sql.Open("mysql", "<mysql-dsn>")
    if err != nil {
   
        return nil, err
    }
    // Get the underlying sql.DB object of the driver.
    db := drv.DB()
    db.SetMaxIdleConns(10)
    db.SetMaxOpenConns(100)
    db.SetConnMaxLifetime(time.Hour)
    return ent.NewClient(ent.Driver(drv)), nil
}

第二种是：

package main

import (
    "database/sql"
    "time"

    "<your_project>/ent"
    entsql "entgo.io/ent/dialect/sql"
)

func Open() (*ent.Client, error) {
   
    db, err := sql.Open("mysql", "<mysql-dsn>")
    if err != nil {
   
        return nil, err
    }
    db.SetMaxIdleConns(10)
    db.SetMaxOpenConns(100)
    db.SetConnMaxLifetime(time.Hour)
    // Create an ent.Driver from `db`.
    drv := entsql.OpenDB("mysql", db)
    return ent.NewClient(ent.Driver(drv)), nil
}

在实际应用中，使用自定义的方法会更好，有两个原因：

可以定制数据库连接，比如使用连接池；
如果查询语句太过于复杂，可以直接使用驱动写SQL语句进行查询。

OpenAPI的使用

Kratos官方本来是有一个swagger-api的项目的（现在已经被归档了），集成的是OpenAPI v2的Swagger UI。这个项目呢，不好使，我在应用中，经常会读不出来OpenAPI的文档。还有就是OpenAPI v2不如v3功能强大。

因为没有支持，而我又需要跟前端进行沟通，所以我只好生成出OpenAPI文档之后，自行导入到ApiFox里面去使用，ApiFox呢，挺好的，支持文件和在线两种方式导入，文档管理，接口测试的功能也都很强大。但是总是要去费神导出文档，这很让人抗拒——在开发的初期，接口变动是很高频的行为——难道就不能够全自动吗？程序只要一发布，接口就自动的跟随程序一起发布出去了。

对，说的就是集成Swagger UI。

为了做到这件事，并且工程化，需要做这么几件事情：

编写Buf配置进行OpenAPI文档的生成；
把Buf生成OpenAPI文档的命令写进MakeFile里面；
利用golang的Embedding Files特性，把openapi.yaml嵌入到BFF服务程序里面；
集成Swagger UI到项目，并且读取内嵌的openapi.yaml文档。

1. 编写`Buf`配置进行OpenAPI文档的生成

细心的你肯定早就发现了在api/admin/service/v1下面有一个buf.openapi.gen.yaml的配置文件，这是什么配置文件呢？我现在把该配置文件放出来：

# 配置protoc生成规则
version: v1

managed:
  enabled: true
  optimize_for: SPEED

  go_package_prefix:
    default: kratos-monolithic-demo/gen/api/go
    except:
      - 'buf.build/googleapis/googleapis'
      - 'buf.build/envoyproxy/protoc-gen-validate'
      - 'buf.build/kratos/apis'
      - 'buf.build/gnostic/gnostic'
      - 'buf.build/gogo/protobuf'
      - 'buf.build/tx7do/pagination'

plugins:
  # generate openapi v2 json doc
#  - name: openapiv2
#    out: ./app/admin/service/cmd/server/assets
#    opt:
#      - json_names_for_fields=true
#      - logtostderr=true

  # generate openapi v3 yaml doc
  - name: openapi
    out: ./app/admin/service/cmd/server/assets
    opt:
      - naming=json # 命名约定。使用"proto"则直接从proto文件传递名称。默认为：json
      - depth=2 # 循环消息的递归深度，默认为：2
      - default_response=false # 添加默认响应消息。如果为“true”，则自动为使用google.rpc.Status消息的操作添加默认响应。如果您使用envoy或grpc-gateway进行转码，则非常有用，因为它们使用此类型作为默认错误响应。默认为：true。
      - enum_type=string # 枚举类型的序列化的类型。使用"string"则进行基于字符串的序列化。默认为：integer。
      - output_mode=merged # 输出文件生成模式。默认情况下，只有一个openapi.yaml文件会生成在输出文件夹。使用“source_relative”则会为每一个'[inputfile].proto'文件单独生成一个“[inputfile].openapi.yaml”文件。默认为：merged。
      - fq_schema_naming=false # Schema的命名是否加上包名，为true，则会加上包名，例如：system.service.v1.ListDictDetailResponse，否则为：ListDictDetailResponse。默认为：false。

这个配置文件是为了生成OpenAPI v3文档而编写的。

我之前尝试了把生成OpenAPI的配置放在根目录下的buf.gen.yaml，但是这产生了一个问题，因为我一个项目里面会有多个BFF服务程序，我不可能一股脑全部输出到一个openapi.yaml里面。虽然，代码生成器也可以为每一个proto各自生成一个[inputfile].openapi.yaml，但是，这样显得太乱了，而且，我没有办法用。所以，没辙，只能单独对待了——每个BFF服务独立生成一个文档。

那么，怎么使用这个配置文件呢？还是使用buf generate命令，该命令还是需要在项目根目录下执行，但是得带--template参数去引入buf.openapi.gen.yaml这个配置文件：

buf generate --path api/admin/service/v1 --template api/admin/service/v1/buf.openapi.gen.yaml

最终，在./app/admin/service/cmd/server/assets这个目录下面，将会生成出来一个文件名为openapi.yaml的文件。

2. 把Buf生成OpenAPI文档的命令写进`MakeFile`里面

这么长的命令，显然写入到Makefile会更加好用。

那么，我们开始编写Makefile：

# generate protobuf api go code
api:
    buf generate

# generate OpenAPI v3 docs.
openapi:
    buf generate --path api/admin/service/v1 --template api/admin/service/v1/buf.openapi.gen.yaml
    buf generate --path api/front/service/v1 --template api/front/service/v1/buf.openapi.gen.yaml

# run application
run: api openapi
    @go run ./cmd/server -conf ./configs

这样我们只需要在backend根目录下执行Make命令，就完成OpenAPI的生成了：

make openapi

3. 利用golang的`Embedding Files`特性，把`openapi.yaml`嵌入到BFF服务程序里面

OpenAPI文档是要使用Swagger UI读取，提供给前端的，那么，openapi.yaml肯定是要跟着程序走的。我一开始想过放在configs里面，虽然也是yaml文件，但是，它还是跟配置文件有本质上的差别：它其实是一个文档，而非配置。

以前写VC的时候，一些资源是可以内嵌到EXE的二进制程序里面去的。Go也可以做到，就是使用Embedding Files的特性。

文档，跟随二进制程序走，在我看来，才是最优解。下面我们就开始实现文档的内嵌。

现在，我们来到./app/admin/service/cmd/server/assets这个目录下面，我们在这个目录下面创建一个名为assets.go的代码文件：

package assets

import _ "embed"

//go:embed openapi.yaml
var OpenApiData []byte

利用go:embed注解引入openapi.yaml文档，并且读取成一个类型为[]byte名为OpenApiData的全局变量。

就这样，我们就把openapi.yaml内嵌进程序了。

4. 集成`Swagger UI`到项目，并且读取内嵌的`openapi.yaml`文档

最后，我们就可以着手集成Swagger UI了。

我为了集成Swagger UI，把Swagger UI封装了一个软件包，要使用它，我们需要安装依赖库：

go get -u github.com/tx7do/kratos-swagger-ui

在创建REST服务器的地方调用程序包里面的方法：

package server

import (
    rest "github.com/go-kratos/kratos/v2/transport/http"
    swaggerUI "github.com/tx7do/kratos-swagger-ui"

    "kratos-monolithic-demo/app/admin/service/cmd/server/assets"
)

func NewRESTServer() *rest.Server {
   
    srv := CreateRestServer()

    swaggerUI.RegisterSwaggerUIServerWithOption(
        srv,
        swaggerUI.WithTitle("Admin Service"),
        swaggerUI.WithMemoryData(assets.OpenApiData, "yaml"),
    )
}

到现在，我们就大功告成了！

假如BFF服务的端口是8080，那么我们可以访问下面的链接来访问Swagger UI：

http://localhost:8080/docs/

同时，openapi.yaml文件也可以在线访问到：

http://localhost:8080/docs/openapi.yaml

完整的CURD开发示例

Kratos的官方示例的结构是：data、biz、service、server，我简化掉了，我把biz给摘除掉了。

我们以用户UserService为例。

Data

所有对ORM的调用，对数据库的操作都在这一层做。

package data

import (
    "context"
    "time"

    "entgo.io/ent/dialect/sql"
    "github.com/go-kratos/kratos/v2/log"
    "github.com/tx7do/go-utils/crypto"
    entgo "github.com/tx7do/go-utils/entgo/query"
    util "github.com/tx7do/go-utils/time"
    "github.com/tx7do/go-utils/trans"

    "kratos-monolithic-demo/app/admin/service/internal/data/ent"
    "kratos-monolithic-demo/app/admin/service/internal/data/ent/user"

    pagination "github.com/tx7do/kratos-bootstrap/gen/api/go/pagination/v1"
    v1 "kratos-monolithic-demo/gen/api/go/user/service/v1"
)

type UserRepo struct {
   
    data *Data
    log  *log.Helper
}

func NewUserRepo(data *Data, logger log.Logger) *UserRepo {
   
    l := log.NewHelper(log.With(logger, "module", "user/repo/admin-service"))
    return &UserRepo{
   
        data: data,
        log:  l,
    }
}

func (r *UserRepo) convertEntToProto(in *ent.User) *v1.User {
   
    if in == nil {
   
        return nil
    }

    var authority *v1.UserAuthority
    if in.Authority != nil {
   
        authority = (*v1.UserAuthority)(trans.Int32(v1.UserAuthority_value[string(*in.Authority)]))
    }

    return &v1.User{
   
        Id:            in.ID,
        RoleId:        in.RoleID,
        WorkId:        in.WorkID,
        OrgId:         in.OrgID,
        PositionId:    in.PositionID,
        CreatorId:     in.CreateBy,
        UserName:      in.Username,
        NickName:      in.NickName,
        RealName:      in.RealName,
        Email:         in.Email,
        Avatar:        in.Avatar,
        Phone:         in.Phone,
        Gender:        (*string)(in.Gender),
        Address:       in.Address,
        Description:   in.Description,
        Authority:     authority,
        LastLoginTime: in.LastLoginTime,
        LastLoginIp:   in.LastLoginIP,
        Status:        (*string)(in.Status),
        CreateTime:    util.TimeToTimeString(in.CreateTime),
        UpdateTime:    util.TimeToTimeString(in.UpdateTime),
        DeleteTime:    util.TimeToTimeString(in.DeleteTime),
    }
}

func (r *UserRepo) Count(ctx context.Context, whereCond []func(s *sql.Selector)) (int, error) {
   
    builder := r.data.db.Client().User.Query()
    if len(whereCond) != 0 {
   
        builder.Modify(whereCond...)
    }

    count, err := builder.Count(ctx)
    if err != nil {
   
        r.log.Errorf("query count failed: %s", err.Error())
    }

    return count, err
}

func (r *UserRepo) List(ctx context.Context, req *pagination.PagingRequest) (*v1.ListUserResponse, error) {
   
    builder := r.data.db.Client().User.Query()

    err, whereSelectors, querySelectors := entgo.BuildQuerySelector(r.data.db.Driver().Dialect(),
        req.GetQuery(), req.GetOrQuery(),
        req.GetPage(), req.GetPageSize(), req.GetNoPaging(),
        req.GetOrderBy(), user.FieldCreateTime)
    if err != nil {
   
        r.log.Errorf("解析条件发生错误[%s]", err.Error())
        return nil, err
    }

    if querySelectors != nil {
   
        builder.Modify(querySelectors...)
    }

    if req.GetFieldMask() != nil && len(req.GetFieldMask().GetPaths()) > 0 {
   
        builder.Select(req.GetFieldMask().GetPaths()...)
    }

    results, err := builder.All(ctx)
    if err != nil {
   
        r.log.Errorf("query list failed: %s", err.Error())
        return nil, err
    }

    items := make([]*v1.User, 0, len(results))
    for _, res := range results {
   
        item := r.convertEntToProto(res)
        items = append(items, item)
    }

    count, err := r.Count(ctx, whereSelectors)
    if err != nil {
   
        return nil, err
    }

    return &v1.ListUserResponse{
   
        Total: int32(count),
        Items: items,
    }, nil
}

func (r *UserRepo) Get(ctx context.Context, req *v1.GetUserRequest) (*v1.User, error) {
   
    ret, err := r.data.db.Client().User.Get(ctx, req.GetId())
    if err != nil && !ent.IsNotFound(err) {
   
        r.log.Errorf("query one data failed: %s", err.Error())
        return nil, err
    }

    u := r.convertEntToProto(ret)
    return u, err
}

func (r *UserRepo) Create(ctx context.Context, req *v1.CreateUserRequest) (*v1.User, error) {
   
    ph, err := crypto.HashPassword(req.GetPassword())
    if err != nil {
   
        return nil, err
    }

    builder := r.data.db.Client().User.Create().
        SetNillableUsername(req.User.UserName).
        SetNillableNickName(req.User.NickName).
        SetNillableEmail(req.User.Email).
        SetNillableRealName(req.User.RealName).
        SetNillablePhone(req.User.Phone).
        SetNillableOrgID(req.User.OrgId).
        SetNillableRoleID(req.User.RoleId).
        SetNillableWorkID(req.User.WorkId).
        SetNillablePositionID(req.User.PositionId).
        SetNillableAvatar(req.User.Avatar).
        SetNillableStatus((*user.Status)(req.User.Status)).
        SetNillableGender((*user.Gender)(req.User.Gender)).
        SetCreateBy(req.GetOperatorId()).
        SetPassword(ph).
        SetCreateTime(time.Now())

    if req.User.Authority != nil {
   
        builder.SetAuthority((user.Authority)(req.User.Authority.String()))
    }

    ret, err := builder.Save(ctx)
    if err != nil {
   
        r.log.Errorf("insert one data failed: %s", err.Error())
        return nil, err
    }

    u := r.convertEntToProto(ret)
    return u, err
}

func (r *UserRepo) Update(ctx context.Context, req *v1.UpdateUserRequest) (*v1.User, error) {
   
    cryptoPassword, err := crypto.HashPassword(req.GetPassword())
    if err != nil {
   
        return nil, err
    }

    builder := r.data.db.Client().User.UpdateOneID(req.Id).
        SetNillableNickName(req.User.NickName).
        SetNillableEmail(req.User.Email).
        SetNillableRealName(req.User.RealName).
        SetNillablePhone(req.User.Phone).
        SetNillableOrgID(req.User.OrgId).
        SetNillableRoleID(req.User.RoleId).
        SetNillableWorkID(req.User.WorkId).
        SetNillablePositionID(req.User.PositionId).
        SetNillableAvatar(req.User.Avatar).
        SetNillableStatus((*user.Status)(req.User.Status)).
        SetNillableGender((*user.Gender)(req.User.Gender)).
        SetPassword(cryptoPassword).
        SetUpdateTime(time.Now())

    if req.User.Authority != nil {
   
        builder.SetAuthority((user.Authority)(req.User.Authority.String()))
    }

    ret, err := builder.Save(ctx)
    if err != nil {
   
        r.log.Errorf("update one data failed: %s", err.Error())
        return nil, err
    }

    u := r.convertEntToProto(ret)
    return u, err
}

func (r *UserRepo) Delete(ctx context.Context, req *v1.DeleteUserRequest) (bool, error) {
   
    err := r.data.db.Client().User.
        DeleteOneID(req.GetId()).
        Exec(ctx)
    if err != nil {
   
        r.log.Errorf("delete one data failed: %s", err.Error())
    }

    return err == nil, err
}

增删改，这些都没有什么特别的。

列表查询，有点特别，需要特别的说明一下，我提取了一个通用的分页请求：

字段名	类型	格式	字段描述	示例	备注
page	`number`		当前页码		默认为`1`，最小值为`1`。
pageSize	`number`		每页的行数		默认为`10`，最小值为`1`。
query	`string`	`json object` 或 `json object array`	AND过滤条件	json字符串: `{"field1":"val1","field2":"val2"}` 或者`[{"field1":"val1"},{"field1":"val2"},{"field2":"val2"}]`	`map`和`array`都支持，当需要同字段名，不同值的情况下，请使用`array`。具体规则请见：过滤规则
or	`string`	`json object` 或 `json object array`	OR过滤条件	同 AND过滤条件
orderBy	`string`	`json string array`	排序条件	json字符串：`["-create_time", "type"]`	json的`string array`，字段名前加`-`是为降序，不加为升序。具体规则请见：排序规则
nopaging	`boolean`		是否不分页		此字段为`true`时，`page`、`pageSize`字段的传入将无效用。
fieldMask	`string`	`json string array`	字段掩码		此字段是`SELECT`条件，为空的时候是为`*`。

Service

这一层主要是处理REST的请求和返回信息。

package service

import (
    "context"

    "github.com/go-kratos/kratos/v2/log"
    "github.com/tx7do/go-utils/trans"
    "google.golang.org/protobuf/types/known/emptypb"

    "kratos-monolithic-demo/app/admin/service/internal/data"

    adminV1 "kratos-monolithic-demo/gen/api/go/admin/service/v1"
    userV1 "kratos-monolithic-demo/gen/api/go/user/service/v1"

    pagination "github.com/tx7do/kratos-bootstrap/gen/api/go/pagination/v1"

    "kratos-monolithic-demo/pkg/middleware/auth"
)

type UserService struct {
   
    adminV1.UserServiceHTTPServer

    uc  *data.UserRepo
    log *log.Helper
}

func NewUserService(logger log.Logger, uc *data.UserRepo) *UserService {
   
    l := log.NewHelper(log.With(logger, "module", "user/service/admin-service"))
    return &UserService{
   
        log: l,
        uc:  uc,
    }
}

func (s *UserService) ListUser(ctx context.Context, req *pagination.PagingRequest) (*userV1.ListUserResponse, error) {
   
    return s.uc.List(ctx, req)
}

func (s *UserService) GetUser(ctx context.Context, req *userV1.GetUserRequest) (*userV1.User, error) {
   
    return s.uc.Get(ctx, req)
}

func (s *UserService) CreateUser(ctx context.Context, req *userV1.CreateUserRequest) (*userV1.User, error) {
   
    authInfo, err := auth.FromContext(ctx)
    if err != nil {
   
        s.log.Errorf("[%d] 用户认证失败[%s]", authInfo, err.Error())
        return nil, adminV1.ErrorAccessForbidden("用户认证失败")
    }

    if req.User == nil {
   
        return nil, adminV1.ErrorBadRequest("错误的参数")
    }

    req.OperatorId = authInfo.UserId
    req.User.CreatorId = trans.Uint32(authInfo.UserId)
    if req.User.Authority == nil {
   
        req.User.Authority = userV1.UserAuthority_CUSTOMER_USER.Enum()
    }

    ret, err := s.uc.Create(ctx, req)
    return ret, err
}

func (s *UserService) UpdateUser(ctx context.Context, req *userV1.UpdateUserRequest) (*userV1.User, error) {
   
    authInfo, err := auth.FromContext(ctx)
    if err != nil {
   
        s.log.Errorf("[%d] 用户认证失败[%s]", authInfo, err.Error())
        return nil, adminV1.ErrorAccessForbidden("用户认证失败")
    }

    if req.User == nil {
   
        return nil, adminV1.ErrorBadRequest("错误的参数")
    }

    req.OperatorId = authInfo.UserId

    ret, err := s.uc.Update(ctx, req)
    return ret, err
}

func (s *UserService) DeleteUser(ctx context.Context, req *userV1.DeleteUserRequest) (*emptypb.Empty, error) {
   
    authInfo, err := auth.FromContext(ctx)
    if err != nil {
   
        s.log.Errorf("[%d] 用户认证失败[%s]", authInfo, err.Error())
        return nil, adminV1.ErrorAccessForbidden("用户认证失败")
    }

    req.OperatorId = authInfo.UserId

    _, err = s.uc.Delete(ctx, req)

    return &emptypb.Empty{
   }, err
}

Server

在这一层创建REST服务器，Service的服务也在这里注册进去。

package server

import (
    "context"

    "github.com/go-kratos/kratos/v2/log"
    "github.com/go-kratos/kratos/v2/middleware"
    "github.com/go-kratos/kratos/v2/middleware/logging"
    "github.com/go-kratos/kratos/v2/middleware/selector"
    "github.com/go-kratos/kratos/v2/transport/http"

    bootstrap "github.com/tx7do/kratos-bootstrap"
    conf "github.com/tx7do/kratos-bootstrap/gen/api/go/conf/v1"

    "kratos-monolithic-demo/app/admin/service/cmd/server/assets"
    "kratos-monolithic-demo/app/admin/service/internal/service"

    adminV1 "kratos-monolithic-demo/gen/api/go/admin/service/v1"
    "kratos-monolithic-demo/pkg/middleware/auth"
)

// NewRESTServer new an HTTP server.
func NewRESTServer(
    cfg *conf.Bootstrap, logger log.Logger,
    userSvc *service.UserService,
) *http.Server {
   
    srv := bootstrap.CreateRestServer(cfg)
    adminV1.RegisterUserServiceHTTPServer(srv, userSvc)
    return srv
}

用户登陆认证

登陆的协议使用OAuth 2.0的密码授权(Password Grant)方式，协议proto定义如下：

syntax = "proto3";

package admin.service.v1;

// 用户后台登陆认证服务
service AuthenticationService {
  // 登陆
  rpc Login (LoginRequest) returns (LoginResponse) {
    option (google.api.http) = {
      post: "/admin/v1/login"
      body: "*"
    };
  }

  // 登出
  rpc Logout (LogoutRequest) returns (google.protobuf.Empty) {
    option (google.api.http) = {
      post: "/admin/v1/logout"
      body: "*"
    };
  }

  // 刷新认证令牌
  rpc RefreshToken (RefreshTokenRequest) returns (LoginResponse) {
    option (google.api.http) = {
      post: "/admin/v1/refresh_token"
      body: "*"
    };
  }
}

// 用户后台登陆 - 请求
message LoginRequest {
  string username = 1; // 用户名，必选项。
  string password = 2; // 用户的密码，必选项。
  string grand_type = 3; // 授权类型，此处的值固定为"password"，必选项。
  optional string scope = 4; // 以空格分隔的范围列表。如果未提供，scope则授权任何范围，默认为空列表。
}

// 用户后台登陆 - 回应
message LoginResponse {
  string access_token = 1; // 访问令牌，必选项。
  string refresh_token = 2; // 更新令牌，用来获取下一次的访问令牌，可选项。
  string token_type = 3; // 令牌类型，该值大小写不敏感，必选项，可以是bearer类型或mac类型。
  int64 expires_in = 4; // 过期时间，单位为秒。如果省略该参数，必须其他方式设置过期时间。
}

// 用户刷新令牌 - 请求
message RefreshTokenRequest {
  string refresh_token = 1; // 更新令牌，用来获取下一次的访问令牌，必选项。
  string grand_type = 2; // 授权类型，此处的值固定为"password"，必选项。
  optional string scope = 3; // 以空格分隔的范围列表。如果未提供，scope则授权任何范围，默认为空列表。
}

使用标准化的OAuth 2.0协议，有一个好处就是，别的系统可以无缝对接用户登陆认证。

登陆的令牌，我们使用JWT算法生成。刷新的令牌，使用UUIDv4算法生成，生成的代码如下：

import (
    authnEngine "github.com/tx7do/kratos-authn/engine"
)

type UserTokenRepo struct {
   
    data          *Data
    log           *log.Helper
    authenticator authnEngine.Authenticator
}

// createAccessJwtToken 生成JWT访问令牌
func (r *UserTokenRepo) createAccessJwtToken(_ string, userId uint32) string {
   
    principal := authn.AuthClaims{
   
        Subject: strconv.FormatUint(uint64(userId), 10),
        Scopes:  make(authn.ScopeSet),
    }

    signedToken, err := r.authenticator.CreateIdentity(principal)
    if err != nil {
   
        return ""
    }

    return signedToken
}

// createRefreshToken 生成刷新令牌
func (r *UserTokenRepo) createRefreshToken() string {
   
    strUUID, _ := uuid.NewV4()
    return strUUID.String()
}

JWT令牌的生成和验证的具体算法，我都已经封装在了github.com/tx7do/kratos-authn软件包里面。

JWT令牌的验证，以中间件的方式提供：

import (
    "context"

    "github.com/go-kratos/kratos/v2/log"
    "github.com/go-kratos/kratos/v2/middleware"
    "github.com/go-kratos/kratos/v2/middleware/logging"
    "github.com/go-kratos/kratos/v2/middleware/selector"
    "github.com/go-kratos/kratos/v2/transport/http"

    authnEngine "github.com/tx7do/kratos-authn/engine"
    authn "github.com/tx7do/kratos-authn/middleware"
)

// NewWhiteListMatcher 创建jwt白名单
func newRestWhiteListMatcher() selector.MatchFunc {
   
    whiteList := make(map[string]bool)
    whiteList[adminV1.OperationAuthenticationServiceLogin] = true
    return func(ctx context.Context, operation string) bool {
   
        if _, ok := whiteList[operation]; ok {
   
            return false
        }
        return true
    }
}

// NewRESTServer new an HTTP server.
func NewRESTServer(
    cfg *conf.Bootstrap, logger log.Logger,
    authenticator authnEngine.Authenticator,
) *http.Server {
   
    srv := bootstrap.CreateRestServer(cfg, selector.Server(authn.Server(authenticator)).Match(newRestWhiteListMatcher()).Build())
    return srv
}

现在，只要不是在白名单里面的接口，都将接受JWT令牌的验证，无法通过验证的请求，都将无法访问该接口。

结语

当你学习到了这些知识点之后，你会发现上手使用Kratos微服务框架所涉及的知识点也并不繁杂，学习的门槛还是很低的。基于本文中的demo项目，我相信你可以很快的上手写项目了。

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Golang微服务框架居然可以开发单体应用？—— Kratos单体架构实践

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为什么要学要用微服务框架？

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golang install安装的工具

安装IDE插件

Wire的使用

wire.go

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代码生成

Buf的使用

buf.work.yaml

buf.gen.yaml

buf.yaml

API代码生成

Ent的使用

Schema

创建一个Schema

使用 ent init 创建

SQL转换Schema在线工具

Mixin复用字段

生成Ent代码

连接数据库

SQLite3

MySQL/MariaDB

PostgreSQL

Gremlin

自定义驱动sql.DB连接

OpenAPI的使用

1. 编写Buf配置进行OpenAPI文档的生成

2. 把Buf生成OpenAPI文档的命令写进MakeFile里面

3. 利用golang的Embedding Files特性，把openapi.yaml嵌入到BFF服务程序里面

4. 集成Swagger UI到项目，并且读取内嵌的openapi.yaml文档

完整的CURD开发示例

Data

Service

Server

用户登陆认证

结语

参考资料

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使用 `ent init` 创建

1. 编写`Buf`配置进行OpenAPI文档的生成

2. 把Buf生成OpenAPI文档的命令写进`MakeFile`里面

3. 利用golang的`Embedding Files`特性，把`openapi.yaml`嵌入到BFF服务程序里面

4. 集成`Swagger UI`到项目，并且读取内嵌的`openapi.yaml`文档