Go 微服务实战之如何实现加解密操作的微服务开发

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宇宙之一粟
     广东
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    1 前言

    在上一篇文章——《Go 微服务实战之如何使用 go-micro 写微服务应用》中，我们介绍了微服务的相关概念和 go-micro 框架的特点。

    接下来，我们将以循序渐进的方式建立一个简易的提供加解密服务的 Go 微服务项目。首先为了创建微服务，需要前期设计几个实体：

    • 定义服务的 RPC 方法的 protocol buffer 文件
    • 具体方法实现的 handler 文件
    • 一个公开 RPC 方法的服务器 server
    • 一个可以发出 RPC 请求并获得响应结果的客户端 client

    img

    2 创建 encryption.proto 文件

    首先，为了将 protocol buffer 文件编译为 Go 包，需要先安装 protoc，下载点此处，选择你对应的系统。

    本文是以 Win 进行的示例开发，下载的是 protoc-21.9-win32.zip，解压完后添加到系统环境变量，如图所示：

    img

    然后安装 proto-gen-micro，使用如下命令：

    go install github.com/go-micro/generator/cmd/protoc-gen-micro@latest

    img

    接下来，创建我们的项目目录 encryptService 文件夹，然后在其中创建一个 proto 目录，新建一个 encryption.proto 文件，写入如下内容：

    syntax = "proto3";
package main;
option go_package="./proto";

service Encrypter {
    rpc Encrypt(Request) returns (Response) {}
    rpc Decrypt(Request) returns (Response) {}
}

message Request {
    string message = 1;
    string key = 2;
}

message Response {
    string result = 2;
}

    上面的文件命名了一个 Encrypter 的服务，有着 Request 和 Response 两条消息。这两条信息是用来请求加密和解密的。

    • 首行前置的文件语法是 proto3
    • 请求消息 Request 有两个字段，分别为： message （需要加密的信息）和 key（密钥）。客户端使用这些字段来发送一个 plaintext/ciphertext 消息
    • 响应消息 Response只有一个字段 result：它是加密/解密过程的结果。加密 Encypter 服务有两个 RPC 方法：Encrypt 和 Decypt，两者都是接收一个请求，然后返回一个响应。

    img

    接着我们可以通过编译 .proto 文件来生成 Go 文件，执行如下命令：

    protoc --proto_path=. --micro_out=. --go_out=. proto/encryption.proto

    执行成功后会在我们的项目 encryptService/proto 目录下自动生成两个文件：

    • encryption.pb.go
    • encryption.pb.micro.go

    文件成功生成后如图：

    img

    这些自动生成的文件不需要我们手动进行修改。

    3 编写 encryptService 微服务端

    3.1 新建 utils.go 文件

    接下来，我们新建一个 utils.go 文件，定义字符串 AES 加解密的方法，如下：

    package main

import (
    "crypto/aes"
    "crypto/cipher"
    "encoding/base64"
)

var initVector = []byte{35, 46, 57, 24, 85, 35, 24, 74, 87, 35, 88, 98, 66, 32, 14, 05}

// 字符串加密函数
func EncryptString(key, text string) string {

    block, err := aes.NewCipher([]byte(key))
    if err != nil {
        panic(err)
    }

    plaintext := []byte(text)
    cfb := cipher.NewCFBEncrypter(block, initVector)
    cipertext := make([]byte, len(plaintext))
    cfb.XORKeyStream(cipertext, plaintext)
    return base64.StdEncoding.EncodeToString(cipertext)
}

// 解密函数
func DecryptString(key, text string) string {
    block, err := aes.NewCipher([]byte(key))
    if err != nil {
        panic(err)
    }

    cipertext, _ := base64.StdEncoding.DecodeString(text)
    cfb := cipher.NewCFBEncrypter(block, initVector)
    plaintext := make([]byte, len(cipertext))
    cfb.XORKeyStream(plaintext, cipertext)
    return string(plaintext)
}

    3.2 新建 handler.go 文件

    接着新建一个 handler.go 文件，在这个文件内为我们的服务定义业务逻辑:

    1. 首先定义一个 Encrypt 结构体
    2. 增加两个方法 Encrypt 和 Decrypt 处理 RPC 请求
    package main

import (
    "context"

    "encryptService/proto"
)

type Encrypter struct{}

// 将消息加密后发送请求
func (g *Encrypter) Encrypt(ctx context.Context, req *proto.Request, rsp *proto.Response) error {
    rsp.Result = EncryptString(req.Key, req.Message)
    return nil
}

// 将密文解密后返回相应
func (g *Encrypter) Decrypt(ctx context.Context, req *proto.Request, rsp *proto.Response) error {
    rsp.Result = DecryptString(req.Key, req.Message)
    return nil
}

    如上的代码，在 Encrypter 结构体中的两个方法 Encrypt 和 Decrypt ，

    func (g *Encrypter) Encrypt(ctx context.Context, req *proto.Request, rsp *proto.Response)
func (g *Encrypter) Decrypt(ctx context.Context, req *proto.Request, rsp *proto.Response)

    两个方法都是接收一个 context 对象、一个 RPC 请求对象、和一个 RPC 响应对象。每个方法所做的工作是调用各自的实用函数，并将响应对象返回为一个结果 rsp.Result。

    值得一提的是，Encrypt 加密和 Decrypt 解密会被映射到 protocol buffer 文件中的 RPC 方法中，如下方法：

    rpc Encrypt(Request) returns (Response) {}
rpc Decrypt(Request) returns (Response) {}

    3.3 新建 main.go 文件

    紧接着，我们在 encryptService 根目录下，新建一个 main.go 文件，根据上一篇文章中对 go-micro 框架中创建微服务实例的方法，我们写入如下内容：

    package main

import (
    "encryptService/proto"
    "fmt"

    "go-micro.dev/v4"
)

func main() {

    // 创建一个新服务
    service := micro.NewService(
        micro.Name("encrypter"),
    )

    // 初始化
    service.Init()

    proto.RegisterEncrypterHandler(service.Server(),
        new(Encrypter))

    // 启动服务
    if err := service.Run(); err != nil {
        fmt.Println(err)
    }
}
    • micro.NewService 用于新建一个微服务，然后一个 service 对象
    • 运行 service.Init() 收集命令行参数
    • 通过 proto.RegisterEncrypterHandler 方法注册服务，这个方法是由 protocol buffer 编译器动态生成的。
    • 最后，service.Run 启动服务

    3.4 运行 encryptService 服务

    我们来看一下如何正常启动整个微服务实例：

    1. 执行 go mod init encrypService

    在执行这一步出现问题，比如遇到如下错误：

    go: encryptClient/proto imports
        go-micro.dev/v4/api: go-micro.dev/v4/api@v1.18.0: parsing go.mod:
        module declares its path as: github.com/micro/go-micro
                but was required as: go-micro.dev/v4/api

    使用如下命令进行解决，得到 v4 版：

    go get go-micro.dev/v4

    成功截图如下：

    img

    再来执行 go mod tidy ，执行成功如下图，最后会自动生成 go.mod 和 go.sum 文件。：

    img

    使用 go build . 编译整个项目，编译成功后在 Win 下会生成一个 .exe 的可执行文件。

    编译完整个项目后的目录结构如下：

    img

    最后，运行我们的 encrypService 服务，通过使用 ./encryptService.exe 命令进行启动，成功如下：

    img

    正如你从服务器终端看到的那样，go-micro 利用一个 info Transport 和一个消息代理 info Broker 成功启动了一个微服务。此时，我们可以通过在浏览器中访问 http://127.0.0.1:58184/ 查看相关信息：

    img

    现在，客户端可以向这些端口发送请求，但目前这些服务并不那么有用，因为我们还没有编写客户端来消费这些 API，接下来尝试建立一个 encryptClient 客户端，学习如何连接到这个服务器。

    4 编写 encryptClient 客户端

    同理，通过 Go Micro 框架构建客户端，通过 RPC 调用上面的服务端，接下来就是按步骤编写客户端的方法。新建一个 encryptClient 目录，然后在这个目录下建立一个 proto 文件夹。客户端项目结构图如下：

    img

    4.1 编写 proto 文件

    首先，我们需要知道服务器和客户端应该同意使用相同的 protocol buffers (协议缓冲区)。同样地，Go Micro 希望服务器和客户端使用相同的 .proto 文件，在上面的的例子是 encryption.proto 文件。

    在 encryptClient/proto 下创建一个和服务端相同的 encryption.proto 文件：

    syntax = "proto3";
package main;
option go_package="./proto";

service Encrypter {
    rpc Encrypt(Request) returns (Response) {}
    rpc Decrypt(Request) returns (Response) {}
}

message Request {
    string message = 1;
    string key = 2;
}

message Response {
    string result = 2;
}

    类似地，使用 protoc -I=. --micro_out=. --go_out=. proto/encryption.proto 命令执行生成 Go 文件，如图：

    img

    4.2 编写 main.go 文件

    package main

import (
    "context"
    "encryptClient/proto"
    "fmt"

    "go-micro.dev/v4"
)

func main() {

    // 创建新服务
    service := micro.NewService(micro.Name("encrypter.client"))

    // 初始化客户端，解析命令行参数
    service.Init()

    // 创建新的加密服务实例
    encrypter := proto.NewEncrypterService("encrypter", service.Client())

    // 调用 encrypter 加密服务
    rsp, err := encrypter.Encrypt(context.TODO(), &proto.Request{
        Message: "Hello world",
        Key:     "111023043350789514532147",
    })

    if err != nil {
        fmt.Println(err)
    }

    // 打印响应
    fmt.Println(rsp.Result)

    // 调用解密 decrypter 服务
    rsp, err = encrypter.Decrypt(context.TODO(), &proto.Request{
        Message: rsp.Result,
        Key:     "111023043350789514532147",
    })

    if err != nil {
        fmt.Println(err)
    }
    
  // 打印解密结果
    fmt.Println(rsp.Result)
}
    • service := micro.NewService(micro.Name("encrypter.client") 新建服务实例
    • 调用加密服务时，传入 "Hello world" 文本和一个密钥 "111023043350789514532147"
    • fmt.Println(rsp.Result)，最后在终端打印 rsp.Result
    • 调用解密服务时，传入加密的结果 rsp.Result 和同一个密钥 "111023043350789514532147"
    • 然后打印解密结果 fmt.Println(rsp.Result)

    编写完成后，执行 go mod init encryptClient，如图：

    img

    接着，使用 go mod tidy ，自动生成 go.sum 文件。

    然后执行编译 go build . ，生成 encryptClient.exe 文件。

    最后执行客户端打印，终端输出 Hello world 的 AES 加密文本 8rqECLu6rQTfkCM= 和解密后的明文 Hello world:

    $ ./encryptClient.exe 
8rqECLu6rQTfkCM=
Hello world

    执行过程，如图所示：

    img

    这个过程证明了我们的加解密微服务的 RPC 调用时成功的，不过也能看到通过使用 Go Micro 框架，我们能通过几行代码，就创建了微服务和客户端。

    5 总结

    本文通过实现加解密操作展示了一个微服务应用的开发过程。通过编写服务端，成功运行了一个微服务实例，该服务能够通过加密请求得到一个加密后的密文，通过解密请求将消息进行解密，并返回明文结果。然后通过编写客户端向服务端进行 RPC 调用，成功将 Hello world 字符串进行加密并打印出密文和明文的结果。

    这个过程充分展示了 Go Micro 框架的便利性，至于 Go Mirco 框架还有更多的知识等着大家学习。希望本文能起到抛砖引玉的效果，让更多看到文章的人加入学习和微服务的开发当中。

    希望本文能对你有所帮助，如果喜欢本文，可以点个赞或关注。

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    参考链接：

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