5分鐘APIG實戰： 使用Rust語言快速構建API能力開放

序言：Rust語言簡介

參與過C/C++大型項目的同學可能都經歷過因爲Null Pointer、Memory Leak等問題“被” 加班了不知道多少個晚上。別沮喪，你不是一個人，Mozilla Firefox的開發者們同樣經歷過這個問題。瀏覽器可以說是我們日常使用最爲頻繁的軟件了，目前主流的瀏覽器主要 有Google Chrome、Internet Explorer、Mozilla Firefox。爲了提升用戶體驗，Mozilla就已經啓動了多線程渲染的計劃。然而，面對大型的C/C++工程，Mozilla的開發者們也堅持不住了。此時，Rust進入了開發者的眼中，與C/C++ ABI 兼容、多編程範式支持、無GC及獨特的所有權系統，使得Mozilla與Rust語言一拍即合，並迅速啓動了 Mozilla 的下一代瀏覽器引擎項目：servo，到目前爲止（2018年8 月），servo已經成爲了除Rust編譯器自身外，社區中最大的Rust項目。servo目前已經部 分應用在Firefox 57之後的版本中。

Rust語言的設計目標是安全、高效、併發以及實用性。Rust 從一定程度上解決了C++的以 下痛點：

1. 容器/數組越界訪問；
2. 動態內存分配的泄露與double free問題；
3. 難以對依賴進行管理；

其中前兩點在C/C++項目中是最容易引發Bug以及安全問題的原因，依靠人來對這些問題進行檢查往往不是最佳的解決方案。Rust通過其獨特的所有權系統，簡化這個所研究的對象，使得一些隱晦的問題在編譯期間便暴露出來。任何事情都是有兩面性的，由於嚴格的編譯期檢查以及工程實現上的取捨，Rust在一定程度上犧牲了編譯速度以及靈活性，對“靈活性”的捨棄並不代表Rust語言的表現力下降，只是我們在編寫Rust程序時，可能需要 改變一下以往的思路。

在Rust圈子中，有一句調侃：“C++是調試的時候想撞牆，而Rust是編譯的時候想撞牆”。

接下來我們將通過一個簡單的例子來建立Rust中所有權系統的一個基本印象。

核心概念：所有權系統

Rust 的所有權系統包括三個核心概念：所有權、借用以及生命週期。我們首先來通過一個 簡單的例子來建立對所有權以及生命週期的直觀概念。

#[derive(Debug)]
struct Foo;

fn main() {
    let foo = Foo; // Note: Foo not implement Copy trait
    let bar = foo;

    println!("{:?}", bar);
    // println!("{:?}", foo);
}

首先創建了一個Foo類型的變量foo，然後我們執行let bar = foo;，然後我們嘗試 輸出這兩個變量的值，如果我們將第9行的註釋去掉，程序將無法通過編譯，這是因爲在 Rust中，對於沒有實現Copy trait的類型，如果我們將一個綁定賦給另一個綁定，默認 使用的是move語義，也即對於任意給定的資源，當且僅當有一個變量綁定與之對應。

想要進一步學習Rust的小哥哥小姐姐，可以參考Rust Learning

使用Rust進行HTTP Web後端應用開發

在Rust生態中進行HTTP Web後端應用開發目前主要依賴兩個基礎庫：http 以及hyper，其中 http 提供HTTP標準相關的基礎類型，如Request<T> 、Response<T>以及StatusCode和常用的Header等；hyper的定位是一個高效、準確的 HTTP底層庫，它封裝了HTTP的報文解析、報文編碼處理、連接控制等內容，對於用戶而言 只需要實現一個類似於Fn(Request) -> Response的映射，就可以完HTTP Web服務端的開 發。

基於http以及hyper，社區中還有很多用於Web應用開發的框架，常用的有：

• rocket
• iron
• actix-web
• tower-web

值得一提的是上週剛發佈的tower-web，因爲這是官方net團隊2018年工作計劃的一部分， 這個庫在未來會爲Rust生態提供一個靈活、高效、易於使用的Web開發框架。那麼事不宜遲， 我們通過實戰演練來一睹爲快。

 

在本月月底，tower-web將會集成到wrap項目中，成爲wrap框架的一部分，開發的重心將會轉移到wrap上。

實戰演練

登錄華爲雲，並創建彈性雲服務器作爲我們的後端應用 服務器

實戰中使用的系統版本爲Ubuntu 16.04，如果選擇不同的系統需要根據情況調整命令。

安裝相關的工具鏈

apt update && apt install build-essential

# 安裝Rust工具鏈
curl https://sh.rustup.rs -sSf | sh

這一步結束後，我們就可以開始編寫我們的應用服務了。

編寫後端Web應用

這次分享我們來構建一個RESTful中文分詞API，首先我們來創建一個Rust工程 cargo new --bin chinese_segmentation

接下來在Cargo.toml中添加相關依賴

[dependencies]
tower-web = "0.2"

# Jieba Chinese Work Segmentation
jieba-rs = "0.2"

# logging utils
log = "0.4.0"
env_logger = "0.5.12"

# Serializing responses, deserializing requests
serde = "1.0.70"

然後是我們的main.rs，與其他語言一樣，在文件開始的部分引入外部依賴以及相關聲明：

extern crate jieba_rs;
#[macro_use]
extern crate tower_web;

#[macro_use]
extern crate log;
extern crate env_logger;

use std::iter::FromIterator;
use std::collections::HashSet;

use jieba_rs::Jieba;
use tower_web::ServiceBuilder;

接下來我們定義我們的服務資源ChineseTokenizer：

#[derive(Debug)]
struct ChineseTokenizer {
    inner: Jieba,
}

impl ChineseTokenizer {
    pub fn new() -> ChineseTokenizer {
        ChineseTokenizer { inner: Jieba::new() }
    }

    // 對傳入的字符串進行分詞，並返回一個字符串向量
    pub fn cut(&self, text: &String) -> Vec<String> {
        let words = self.inner.cut(&text, true)
            .into_iter()
            .map(|word| word.to_owned())
            .collect::<HashSet<String>>();

        let mut words = Vec::from_iter(words.into_iter());

        // 由於使用HashSet進行去重會引入不確定性，
        // 因此對結果進行重排，使輸出的結果有序。
        words.sort();

        words
    }
}

定義了我們的服務資源後，我們來定義輸入Web API的輸入輸出類型：

#[derive(Debug, Extract)]
struct TokenizeRequest {
    text: String
}

#[derive(Debug, Response)]
#[web(status = "200")] // 當 handler 返回 Ok(xx) 時，返回 200 狀態碼
struct TokenizeResponse {
    words: Vec<String>,
}

到目前爲止，我們已經有了我們的服務資源，輸入輸出類型，接下來就到我們的重頭戲了， Web 部分的實現，別擔心，因爲真的很簡單。

impl_web! {
    impl ChineseTokenizer {
        #[post("/tokenize")]
        #[content_type("application/json")]
        fn tokenize(&self, body: TokenizeRequest) -> Reqult<TokenizeResponse, ()> {
            Ok(TokenizeResponse {
                words: self.cut(&body.text),
            })
        }
    }
}

最後是我們的main函數：

fn main() {
    // 初始化Logger
    env_logger::init();
    let addr = "0.0.0.0:8081".parse().expect("invalid address");
    info!("listening on http://{}", addr);

    ServiceBuilder::new()
        .resource(ChineseTokenizer::new()) // 註冊我們的服務資源
        .run(&addr)                        // 讓我們的服務跑起來
        .unwrap();
}

現在，我們通過命令RUST_LOG=chinese_segmentation=info cargo run --release來檢驗 一下我們的成果了。服務在本地跑起來之後，我們可以通過命令 curl -H "Content-Type: application/json" -X POST -d '{"text":"中間件小哥"}' <url> 來測試一下我們的接口。

本地測試通過之後，就需要着手開始部署了，我們檢查一下彈性雲服務器的安全組的入方向 是否放開8081端口。

API 部署

API 網關集成了監控、流控、負載均衡等一系列功能，爲開發者提供高性能、高可用的API 託管服務，在本次實踐中，我們將我們的API部署在API網關中。

登錄華爲雲API網關服務，選擇“新建API”

1. 填寫API的基本信息

在本次實驗中，選擇無認證。

1. 定義API請求

請求路徑填爲 /segment，方法爲 POST

1. 定義後端服務

請求方式設置爲POST，在VPC通道這一項中，我們需要新建VPC通道。端口設置爲8081， 並將其與彈性雲服務器關聯。

創建完VPC通道後，回到API創建頁面，填入相關信息：

網關創建完成後，我們需要回到我們的彈性雲服務器，將我們的後端服務器先跑起來：

RUST_LOG=chinese_segmentation=info nohup ./target/release/chinese_segmentation 2>&1 ~/api.log &

作爲示例，這裏使用nohup命令來跑我們的服務。但在生產環境中，建議使用 systemd等工具來跑服務。

服務在雲服務器運行起來之後，將API發佈至RELEASE環境中。

然後我們就可以和我們的API愉快地玩耍啦。