Kitex 支持 Dubbo 协议：助力多语言云原生生态融合

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作者：王宇轩(github: DMwangnima)，Kitex Committer

一、背景

Kitex 是字节跳动基础架构服务框架团队推出的 Go 微服务 RPC 框架，支持 Thrift、Kitex Protobuf、gRPC 等消息协议，具有高性能、强可扩展的特点。于 2021 年 9 月正式开源后，已在多家外部企业成功落地，为他们带来了真实的成本、性能和稳定性收益。

很多企业用户在使用 Kitex 改造服务的过程中，需要 Kitex 能与现有的 Dubbo 框架实现的服务进行通信，这与 CloudWeGo 社区积极拓展生态的目标不谋而合，因此 Dubbo 互通项目 codec-dubbo 应运而生。

在社区同学的热情帮助下，目前 codec-dubbo 能做到 Kitex 与 Dubbo-Java，Kitex 与 Dubbo-Go 互通，支持 Dubbo 用户向 Kitex 迁移。

本文将以方正证券利用 Kitex 与 codec-dubbo 成功进行服务改造为例，对改造过程中使用到的 codec-dubbo 主要功能进行阐述，并简要分析其中的实现细节。

二、企业落地案例

方正证券原有的服务采用 Java 和 Dubbo 框架编写，两者稳定且经过了大量场景的验证，符合他们的生产和开发需求。以请求量较大的小方个股详情页为例，高峰期的接口 QPS 在 3-4k，使用 16 台 16 Core 64G 虚拟机进行承载。

随着云原生架构的兴起，凭借内存占用与执行效率的优势以及天然适配云原生，Go 逐渐成为构建企业服务的重要技术选项。为了更好地降本增效，综合考虑成本、性能和稳定性等因素后，他们决定在新建应用上由 Java 转向 Go，引入 Kitex，Hertz 等 CloudWeGo 项目进行服务开发与重构，并整体迁移至 Kubernetes 环境。

在重构过程中，codec-dubbo 凭借接近原生 Kitex + Thrift 的使用体验以及对 Dubbo 概念的良好支持，降低了使用和理解成本，成功帮助他们解决了 Kitex Dubbo 的互通问题，让 Kitex 服务顺利调用原有的 Dubbo 服务。

目前，使用了 codec-dubbo 的 Kitex 服务已成功上线，稳定运行两个月。还是以小方个股详情页为例，Kitex 和 Hertz 承载了该页面一半左右的接口，在 QPS 不变的情况下，只需要提供 12 个 4 Core 4G Pod，降低资源占用效果显著。

三、codec-dubbo 功能特性

Dubbo 协议编解码器

Dubbo 服务主要使用 Dubbo 协议进行通信，为了支持 Kitex Dubbo 互通，我们需要在 Kitex 中实现 Dubbo 协议。得益于 Kitex 优秀的扩展性，codec-dubbo 根据 Kitex 提供的 Codec 接口实现了 DubboCodec 这一核心编解码器，只需在初始化时注入 DubboCodec 便能使用 Dubbo 协议。

类型映射与拓展

类型映射

Dubbo 主要使用 Hessian2 序列化协议进行 Payload 的编解码，它最大的特点是自描述序列化类型，即不依赖外部 Schema 或接口定义。序列化过程依赖编程语言类型和 Hessian2 类型之间的映射，以 Go 类型转化为 Java 类型为例：

经过分析，我们发现 Hessian2 的基础类型系统与 Thrift 基本重合。为了保证 Kitex + codec-dubbo 的使用体验与 Kitex + Thrift 基本一致，我们基于 Thrift IDL 来生成 Kitex Dubbo-Hessian2 脚手架代码，此时类型转化过程如下所示：

参考 Dubbo 官方的 dubbo-go-hessian2 类型映射，codec-dubbo 提供如下类型映射(此处仅包含部分映射，更多注意事项请参考 codec-dubbo Readme )：

根据 codec-dubbo 提供的类型映射，我们能很轻松地将 Dubbo 接口定义转化为 Thrift IDL，并使用 Kitex 命令行工具生成项目脚手架代码，最终注入 DubboCodec 完成 Kitex -> Dubbo 的通信。以下方 Dubbo 接口定义为例：

package org.cloudwego.kitex.samples.api;

public interface GreetProvider {
    GreetResponse Greet(GreetRequest req) throws Exception;
}

public class GreetRequest implements Serializable {
    String req;

    public GreetRequest(String req) {
        this.req = req;
    }
}

public class GreetResponse implements Serializable {
    String resp;

    public GreetResponse(String resp) {
        this.resp = resp;
    }
}

对应的 api.thrift 文件如下所示，需要注意到其中的结构体定义都需要加上JavaClassName 的注解，对应 Dubbo 接口定义中的 package + 类名。

struct GreetRequest {
    1: required string req,
} (JavaClassName="org.cloudwego.kitex.samples.api.GreetRequest")

struct GreetResponse {
    1: required string resp,
} (JavaClassName="org.cloudwego.kitex.samples.api.GreetResponse")

service GreetService {
    GreetResponse Greet(1: GreetRequest req)
}

使用 Kitex 命令行工具，并指定协议为 Hessian2：

kitex -module demo-client -protocol Hessian2 ./api.thrift

之后初始化 DubboCodec 并将其注入 Kitex ，利用生成代码编写以下 Client 端代码即可实现 Kitex -> Dubbo 调用：

javaClass := "org.cloudwego.kitex.samples.api.GreetProvider"
cli, err := greetservice.NewClient("helloworld",
    // 指定想要访问的服务端地址，也支持 ZooKeeper 服务发现
    client.WithHostPorts("127.0.0.1:21000"),
    // 配置 DubboCodec
    client.WithCodec(
        // 指定想要调用的 Dubbo Interface
        dubbo.NewDubboCodec(dubbo.WithJavaClassName(javaClass))
    ),
)
if err != nil {
   panic(err)
}
    
resp, err := cli.Greet(context.Background(),
    &hello.GreetRequest{Req: "world"})
if err != nil {
    klog.Error(err)
    return
}
klog.Infof("resp: %s", resp.Resp)

Kitex + codec-dubbo Server 端流程与 Client 端基本类似，具体例子可参考项目主页。

类型拓展

Hessian2 schema-free 的特性导致 Dubbo 的实现“过于灵活”，可以使用任意类型。为了适配 Dubbo Hessian2 的类型使用灵活性，codec-dubbo 支持类型拓展，其中主要包括自定义映射与 Java 常用类型拓展。

自定义映射

Java 的基础类型有与之对应的包装类型，例如 boolean 与 java.lang.Boolean。类型映射中默认将 Go 的 bool 类型映射到 Java 的 java.lang.Boolean 类型并不能覆盖到使用 boolean 的情况。 为了统一用户使用体验，让他们在 Kitex 侧只需使用 bool 类型，我们可以在 Thrift 的方法定义后面加上 hessian.argsType="boolean"注解，利用 thriftgo 的 IDL 反射功能，提前生成 IDL 元信息并注入 codec-dubbo，便可以在运行时动态地将默认映射类型 java.lang.Boolean 改写成 boolean 。具体 Thrift 定义如下所示：

service EchoService {
   bool EchoBoolean(1: bool req) (hessian.argsType="boolean")
}

与 boolean 和 java.lang.Boolean 类似，其他 Java 基础类型和包装类型也能通过这种方式进行自定义映射，此时 codec-dubbo 提供的完整类型映射如下：

java 常用类型拓展

由于 Thrift 类型的局限性，我们无法直接使用 Java 类库中提供的常用类型。为此， codec-dubbo 在 codec-dubbo/java 包中维护了 Thrift 不支持的 Java 类型(例如java.lang.Object、java.util.Date)以及与之对应的 java.thrift ，同时借助 thriftgo 提供的 idl-ref 功能，我们可以直接在 Thrift IDL 中引用这些类型并生成相应代码。当前的 java.thrift 如下所示：

struct Object {} (JavaClassName="java.lang.Object")

struct Date {} (JavaClassName="java.util.Date")

struct Exception {} (JavaClassName="java.lang.Exception")

为了启用这些类型，我们需要在 Thrift IDL 中使用 include "java.thrift"导入它们，并且在使用 Kitex 命令行工具生成代码时添加 -hessian2 java_extension 参数来拉取该拓展包。

Kitex 命令行工具会自动下载 java.thrift ，你也可以手动下载后放到项目的根目录。引用 java.thrift 中类型的 Thrift IDL 示例：

include "java.thrift"

service EchoService {
    // java.lang.Object
    i64 EchoString2ObjectMap(1: map req)
    // java.util.Date
    i64 EchoDate(1: java.Date req)
}

方法重载

Go 原生不支持方法重载，只能通过定义多个方法来达到类似重载的效果。为了将 Go 中的多个方法映射到 Java 中的重载方法，与自定义映射一节类似，我们在 Thrift 的方法定义后面加上 JavaMethodName标签，借助 thriftgo 的 IDL 反射功能在运行时动态地将 Go 侧原本的方法名改写成JavaMethodName指定的 Java 侧中的重载方法。

以 Java 侧的 EchoMethod 为例：

String EchoMethod(Boolean req);
String EchoMethod(Integer req);
String EchoMethod(int req);
String EchoMethod(Boolean req1, Integer req2);

我们编写如下 Thrift 定义，即可完成 Go 与 Java 间的重载方法映射，注意到JavaMethodName和hessian.argsType可以同时使用：

service EchoService {
    string EchoMethodA(1: bool req) (JavaMethodName="EchoMethod")
    string EchoMethodB(1: i32 req) (JavaMethodName="EchoMethod")
    string EchoMethodC(1: i32 req) (JavaMethodName="EchoMethod", hessian.argsType="int")
    string EchoMethodD(1: bool req1, 2: i32 req2) (JavaMethodName="EchoMethod")
 }

异常处理

codec-dubbo 将 Java 中的异常映射为 Go 中的错误，这些错误统一实现以下接口：

type Throwabler interface {
    Error() string
    JavaClassName() string
    GetStackTrace() []StackTraceElement
}

根据 Dubbo 官方推荐的异常处理实践以及企业用户目前的需求，我们将异常划分为常见异常与自定义异常，同时兼顾用户的基础需求以及可扩展需求。

常见异常

codec-dubbo 在 pkg/hessian2/exception 包中提供了 Java 常见的异常，目前支持 java.lang.Exception 。

常见异常无需 Kitex 命令行工具的支持，直接引用即可，以下是 Client 端提取异常和 Server 端返回异常的示例。

Client端提取异常

resp, err := cli.Greet(context.Background(),
    &hello.GreetRequest{Req: "world"})
if err != nil {
    // FromError 返回 Throwabler
    exceptionRaw, ok := hessian2_exception.FromError(err)
    if !ok {
        // 视作常规错误处理        
    } else {
        // 若不关心 exceptionRaw 的具体类型，直接调用 Throwabler 提供的方法即可
        klog.Errorf("get %s type Exception", exceptionRaw.JavaClassName())                
        // 若想获得 exceptionRaw 的具体类型，需要进行类型转换，但前提是已知该具体类型
        exception := exceptionRaw.(*hessian2_exception.Exception)
    }
}

Server端返回异常

func (s *GreetServiceImpl) Greet(ctx context.Context, req *hello.GreetRequest) (resp *hello.GreetResponse, err error) {
    return nil, hessian2_exception.NewException("Your detailed message")
}

自定义异常

Java 中的自定义异常往往会继承一个基础异常，这里以 CustomizedException 为例，CustomizedException 继承了 java.lang.Exception：

public class CustomizedException extends Exception {
    private final String customizedMessage;
    
    public CustomizedException(String customizedMessage) {
        super();
        this.customizedMessage = customizedMessage;
    }
}

得益于 thriftgo 支持生成嵌套结构体，为了在 Kitex 侧定义与之对应的异常，我们在 Thrift 中编写如下定义：

exception CustomizedException {
    // thrift.nested=“true” 注解让 thriftgo 生成嵌套结构体
    1: required java.Exception exception (thrift.nested="true")
    2: required string customizedMessage
}(JavaClassName="org.cloudwego.kitex.samples.api.CustomizedException")

注意 exception 字段的注解thrift.nested="true"，它让 thriftgo 生成嵌套结构体，达到类似继承的效果。

和 Java 常用类型扩展一样，需要在使用 kitex 脚手架工具生成代码时添加 -hessian2 java_extension 参数来拉取拓展包，生成代码如下：

type EchoCustomizedException struct {
        java.Exception `thrift:"exception,1,required" frugal:"1,required,java.Exception" json:"exception"`

        CustomizedMessage string `thrift:"customizedMessage,2,required" frugal:"2,required,string" json:"customizedMessage"`
}

使用方法与常见异常一致，此处不再赘述。

服务注册与发现

Dubbo 同时提供接口级与应用级服务注册发现模型，根据企业用户当前的生产环境需要，我们选择优先实现基于 zookeeper 的接口级模型：Dubbo registry-zookeeper。

与我们熟知的应用级模型不同，接口级模型需要维护接口名 => 服务(不同于微服务，更接近 Handler )的映射关系，一个接口名会映射到多个服务 ，这些服务可能会存在于同一个进程中。

考虑到 Dubbo 的接口级服务模型与 Kitex 的服务模型差别较大，且 Dubbo registry-zookeeper 应绑定 codec-dubbo 使用，因此不考虑修改 kitex-contrib 中原有的 registry-zookeeper，让 dubbo registry-zookeeper 成为 codec-dubbo 的一个子 go module 统一进行开发与维护。

综合考虑 Dubbo 接口级服务模型、Kitex API 与用户的使用体验，我们提供以下的配置层次：

  1. registry/options.go 与 resolver/options.go 中的 WithServers 和 WithRegistryGroup 函数提供注册中心级别的配置，分别指定 zookeeper 的地址和这些 zookeeper 所属的组。用户使用这些函数生成 Kitex 中 registry.Registry 和 discovery.Resolver 实例。
  2. 服务级别的配置由 client.WithTag 与 server.WithRegistryInfo 进行传递，registries/common.go 提供 Tag keys ，这些 key 与 Dubbo 中的服务元数据一一对应。

resolver 示例

intfName := "org.cloudwego.kitex.samples.api.GreetProvider"
res, err := resolver.NewZookeeperResolver(
    // 指定 zookeeper 服务器的地址，可指定多个，请至少指定一个 
    resolver.WithServers("127.0.0.1:2181"),
)
if err != nil {
    panic(err)
}
cli, err := greetservice.NewClient("helloworld",
    // 配置 ZookeeperResolver
    client.WithResolver(res),
    // 指定想要调用的 dubbo Interface
    client.WithTag(registries.DubboServiceInterfaceKey, intfName),
)
if err != nil {
    panic(err)
}
// 使用 cli 进行 RPC 调用

registry 示例

intfName := "org.cloudwego.kitex.samples.api.GreetProvider"
reg, err := registry.NewZookeeperRegistry(
    // 指定 zookeeper 服务器的地址，可指定多个，请至少指定一个 
    registry.WithServers("127.0.0.1:2181"),
)
if err != nil {
    panic(err)
}

svr := greetservice.NewServer(new(GreetServiceImpl),
    server.WithRegistry(reg),
    // 配置dubbo URL元数据
    server.WithRegistryInfo(&kitex_registry.Info{
        Tags: map[string]string{
            registries.DubboServiceInterfaceKey: intfName,
            // application请与dubbo所设置的ApplicationConfig保持一致，此处仅为示例
            registries.DubboServiceApplicationKey: "application-name",
        }
    }),
)
// 启动 svr

总结

Kitex 支持了 Dubbo 协议，是 CloudWeGo 助力多语言云原生生态融合的一大步，解决了众多企业用户 Java 转 Go 、 Java 与 Go 并存的痛点，欢迎大家试用和接入；如果在使用过程遇到任何问题，可以加入我们的飞书用户群，或者在 Github 上给我们提反馈。

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