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【Go语言选型生死线】:字节技术委员会2023终审文档曝光——哪些模块强制Go,哪些永久禁用?

第一章:字节都用go语言吗

字节跳动内部技术栈呈现显著的多元化特征,并非统一采用 Go 语言。Go 在基础设施、中间件、微服务网关、DevOps 工具链(如自研的 Kratos 框架、ByteScheduler 调度系统)等场景中被广泛使用,得益于其高并发模型、静态编译、部署轻量等优势。但与此同时,Python 是数据科学、AI 研发、运维脚本和内部工具开发的主力语言;Java 在广告投放引擎、电商核心交易系统等对 JVM 生态、稳定性和成熟中间件(如 Dubbo、RocketMQ)依赖强的领域仍占主导;Rust 正在逐步应用于高性能网络组件(如自研 RPC 库 brpc-rs)和安全敏感模块;而 C++ 则持续支撑着抖音视频编解码、特效渲染等底层多媒体处理。

不同业务线的技术选型由性能需求、团队背景、生态成熟度及历史演进共同决定。例如:

  • 推荐系统在线服务:主流为 Go(低延迟 HTTP API) + Python(特征工程离线 pipeline)
  • 大模型训练平台:Python(PyTorch 生态)为主,调度层用 Go 编写
  • 客户端 SDK:C++ 实现核心逻辑,通过绑定层暴露给 iOS(Objective-C/Swift)与 Android(Java/Kotlin)

可通过字节开源项目佐证该事实:

若需快速验证某服务是否基于 Go,可查看其公开 Docker 镜像的 Dockerfilego.mod 文件:

# 示例:来自字节开源项目 Kratos 的基础镜像片段
FROM golang:1.21-alpine AS builder
WORKDIR /app
COPY go.mod go.sum ./
RUN go mod download  # 预下载依赖,加速构建
COPY . .
RUN CGO_ENABLED=0 GOOS=linux go build -a -o /app/server .  # 静态编译 Linux 二进制

该构建流程体现典型的 Go 服务交付范式:无依赖、单二进制、跨平台部署。但此模式不适用于所有场景——例如需调用 CUDA 的 AI 推理服务,必然依赖 Python+GPU 运行时环境。

第二章:Go语言在字节跳动的强制落地全景图

2.1 核心基础设施模块的Go化演进路径与性能实测对比

早期 Python 实现的配置中心服务存在 GC 停顿高、并发吞吐瓶颈等问题。迁移到 Go 后,通过零拷贝序列化、sync.Pool 复用连接对象、net/http 自定义 Server.ReadTimeout 等手段重构核心链路。

数据同步机制

采用基于 chan 的事件驱动模型替代轮询:

// 配置变更事件广播通道(带缓冲,避免阻塞生产者)
var eventCh = make(chan *ConfigEvent, 1024)

// 消费端使用 select + default 非阻塞处理
go func() {
    for {
        select {
        case evt := <-eventCh:
            broadcastToClients(evt) // 序列化后写入 WebSocket 连接
        default:
            time.Sleep(10 * time.Millisecond) // 降低空转 CPU 占用
        }
    }
}()

chan 缓冲容量设为 1024 是基于 P99 变更频次压测结果;default 分支配合短休眠,在低负载下兼顾响应性与资源效率。

性能对比(QPS @ p95 延迟)

环境 Python (Flask) Go (net/http + sync.Pool)
500 并发 1,240 QPS 8,960 QPS
p95 延迟 218 ms 14 ms
graph TD
    A[原始HTTP Handler] --> B[Go goroutine 池]
    B --> C[复用 bytes.Buffer]
    C --> D[预分配 JSON encoder]
    D --> E[零拷贝 header 写入]

2.2 微服务网关层强制Go选型的技术决策链与灰度发布实践

决策动因:性能与可控性的双重刚性约束

高并发鉴权(>12k QPS)、毫秒级SLA(P99 350MB/实例)与冷启动延迟(>2.1s)上无法满足生产基线。Go的静态编译、goroutine轻量调度与零GC停顿成为唯一可验证解。

核心技术选型链

  • ✅ 协程模型匹配长连接网关场景(单机支撑50w+连接)
  • net/http 标准库经Kubernetes Ingress Controller大规模验证
  • ❌ 排除Rust(生态工具链成熟度不足)与Node.js(事件循环阻塞风险)

灰度发布关键代码片段

// 基于请求Header中x-canary标识路由
func CanaryRouter(next http.Handler) http.Handler {
    return http.HandlerFunc(func(w http.ResponseWriter, r *http.Request) {
        if canary := r.Header.Get("x-canary"); canary == "v2" {
            // 路由至新版本网关集群(Service: gateway-v2)
            proxy.ServeHTTP(w, r)
            return
        }
        next.ServeHTTP(w, r) // 默认走v1
    })
}

逻辑分析:x-canary为业务方可控灰度开关,避免耦合服务发现;proxy复用golang.org/x/net/proxy实现无状态转发,超时参数显式设为3s防级联故障。

灰度策略对比表

维度 Header路由 流量百分比 用户ID哈希
实时性 秒级生效 分钟级 分钟级
运维复杂度
故障隔离能力 强(按请求) 弱(全局)
graph TD
    A[客户端请求] --> B{Header含x-canary?}
    B -->|是v2| C[转发至gateway-v2]
    B -->|否| D[转发至gateway-v1]
    C --> E[响应返回]
    D --> E

2.3 高并发实时计算Pipeline中Go替代Java的关键指标验证(吞吐/延迟/GC停顿)

在Flink+Kafka实时流水线中,我们将核心窗口聚合逻辑从Java(Flink UDF)迁移至Go(通过gRPC sidecar部署),通过标准化压测框架对比关键指标:

指标 Java (OpenJDK 17) Go (1.22, -gcflags="-l") 改进
吞吐(event/s) 84,200 136,500 +62%
P99延迟(ms) 48.3 12.7 -73%
GC停顿(max ms) 186 0.02(无STW)

数据同步机制

采用零拷贝共享内存 RingBuffer + protobuf序列化,规避网络与反序列化开销:

// ringbuffer.go:固定大小无锁环形缓冲区,生产者/消费者独立游标
type RingBuffer struct {
    data     []byte
    capacity int
    prodIdx  uint64 // atomic
    consIdx  uint64 // atomic
}
// 注:capacity 必须为2的幂,支持位运算取模;prodIdx/consIdx 使用atomic.LoadUint64保证可见性

内存管理差异

Java依赖G1垃圾收集器,而Go运行时采用三色标记+混合写屏障,GC停顿趋近于零,尤其适合毫秒级SLA场景。

2.4 存储中间件客户端统一SDK的Go实现与跨语言协议兼容性攻坚

为支撑多语言服务接入统一存储中间件(如TiKV/Redis Proxy层),我们设计了轻量级Go SDK,核心聚焦协议抽象与序列化解耦。

协议适配层设计

采用接口驱动:ProtocolEncoderProtocolDecoder 抽象不同IDL格式(Thrift v1/v2、gRPC-JSON、自定义二进制帧)。

核心编码器示例

// BinaryFrameEncoder 实现 ProtocolEncoder 接口
func (e *BinaryFrameEncoder) Encode(req *Request) ([]byte, error) {
    buf := make([]byte, 0, 128)
    buf = append(buf, e.MagicByte)                    // 协议魔数:0xCA
    buf = binary.AppendUvarint(buf, uint64(req.ID))  // 请求ID(变长整型,节省空间)
    buf = append(buf, req.OpCode)                    // 操作码(GET=0x01, SET=0x02)
    buf = append(buf, req.Key...)                     // 原始key字节流(不序列化)
    buf = append(buf, req.Value...)                   // 原始value字节流
    return buf, nil
}

逻辑分析:该编码器跳过JSON/Protobuf序列化开销,直接构造紧凑二进制帧;MagicByte标识协议版本,Uvarint保障ID字段跨语言无符号整数一致性(Java/Python均支持uvarint解码)。

跨语言兼容关键参数对照表

字段 Go类型 Java等效类型 兼容说明
Request.ID uint64 long 二进制补码一致
OpCode uint8 byte 有符号转无符号安全映射
Key/Value []byte byte[] 零拷贝直传,无编码损耗

协议协商流程

graph TD
    A[Client Init] --> B{Negotiate Protocol?}
    B -->|Yes| C[Send HELLO with version list]
    C --> D[Server selects best match]
    D --> E[Switch to selected encoder/decoder]
    B -->|No| F[Use default v1 binary frame]

2.5 字节云原生平台控制平面组件的Go重构方法论与可观测性增强实践

在字节内部,控制平面核心服务(如Policy Orchestrator)由Python单体演进为高并发Go微服务,重构聚焦三原则:接口契约先行、状态机显式建模、可观测性内建

数据同步机制

采用基于gRPC streaming + etcd Watch的双通道同步:

// 增量事件流注册(带重试与断点续传)
watchChan := client.Watch(ctx, "/policies/", 
    clientv3.WithRev(lastRev), 
    clientv3.WithPrefix(), 
    clientv3.WithPrevKV()) // 获取变更前快照用于diff计算

WithPrevKV确保策略回滚可追溯;WithRev避免重复消费;WithPrefix支持多租户策略隔离。

可观测性增强要点

  • 指标:policy_sync_duration_seconds_bucket(Prometheus Histogram)
  • 日志:结构化JSON + trace_id透传
  • 链路:OpenTelemetry自动注入Span至gRPC拦截器
维度 旧架构 Go重构后
P99延迟 1.2s 86ms
内存占用 2.4GB 380MB
错误定位耗时 平均47min
graph TD
    A[etcd Watch Event] --> B{Valid Policy?}
    B -->|Yes| C[Apply via FSM]
    B -->|No| D[Reject & Log Error]
    C --> E[Export Metrics + Trace]
    D --> E

第三章:永久禁用Go的关键技术禁区解析

3.1 iOS端原生SDK因ABI与符号导出限制导致的Go不可用性深度分析

iOS平台禁止动态链接及运行时符号解析,而Go编译器默认生成静态链接的Mach-O二进制,其符号表采用Go特有命名(如 runtime·nanotime),不遵循Apple的_前缀C ABI规范。

核心冲突点

  • Go运行时强制依赖libSystem中未公开导出的私有符号(如 _pthread_threadid_np
  • iOS SDK仅导出_开头的C符号,Go导出的go.*runtime.*符号被链接器静默丢弃
  • CGO_ENABLED=0下无法调用任何系统API,CGO_ENABLED=1则因-ldflags=-s剥离符号后触发dlsym(NULL, "malloc") == NULL

符号可见性对比表

符号类型 iOS SDK可访问 Go默认导出 是否可通过__attribute__((visibility("default")))修复
_malloc ❌(不导出) 否(非Go源码控制)
go_alloc ✅(内部) 否(链接期被strip移除)
MyGoFunc(cgo) ⚠️(需//export+#include ✅(条件导出) 仅限C签名,无goroutine上下文支持
// export_myfunc.go
/*
#cgo CFLAGS: -fvisibility=default
#include <stdint.h>
extern void my_go_func(void);
*/
import "C"

//export my_go_func
func my_go_func() {
    // 此函数名经cgo处理后映射为 _my_go_func
    // 但iOS linker仅认 _my_go_func,不认 go.my_go_func
}

上述导出需配合-buildmode=c-archive生成.a,但Go runtime仍会注入_cgo_init等未签名符号——iOS App Store审核将拒绝含未声明dlopen/dlsym调用的二进制。

graph TD
    A[Go源码] --> B[go build -buildmode=c-archive]
    B --> C[生成libgo.a + _cgo_init.o]
    C --> D[iOS Linker]
    D --> E{检查符号引用}
    E -->|发现_cgo_init未在SDK导出表| F[链接失败或运行时panic]
    E -->|强制忽略| G[App Store拒收:ITMS-90338]

3.2 超低延迟音视频编解码内核中C++/Rust不可替代性的工程实证

在 WebRTC 端到端延迟

数据同步机制

Rust 的 AtomicU64 + Relaxed 内存序在 AV1 解码器帧缓冲区索引更新中实现无锁切换:

// 原子更新当前活跃帧槽位,避免 mutex 引入 ~12μs 争用延迟
let slot = self.active_slot.fetch_add(1, Ordering::Relaxed) % FRAME_SLOTS;
// 参数说明:Relaxed 序足矣——槽位仅用于生产者-消费者指针偏移,不依赖全局内存可见性顺序

性能对比(1080p@60fps H.264 解码吞吐)

语言 平均延迟 CPU 缓存未命中率 内存分配次数/秒
C++ (RAII) 42.3μs 1.7% 0
Rust 43.1μs 1.9% 0
Go 118.6μs 12.4% 24k
graph TD
    A[原始YUV帧] --> B{C++/Rust零拷贝DMA映射}
    B --> C[AVX-512指令直写L1d]
    C --> D[原子寄存器状态切换]
    D --> E[硬件VPU触发中断]

3.3 遗留金融级风控引擎因强事务一致性与XA协议依赖导致的Go规避策略

金融核心风控系统长期依赖XA两阶段提交(2PC)保障跨数据库/消息队列的强一致性,但Go生态缺乏成熟、生产就绪的XA事务协调器支持,且其Goroutine模型与XA阻塞式同步天然冲突。

核心矛盾点

  • XA要求全局事务管理器(TM)长期持有连接与锁,违背Go轻量协程高并发设计哲学
  • database/sql驱动普遍不实现XAResource接口,sql.DBstartTransaction(XID)扩展点
  • 分布式事务超时(如30s)易触发goroutine泄漏与连接池耗尽

替代演进路径

  • ✅ 基于Saga模式重构关键路径(如“授信→冻结→记账”拆为补偿链)
  • ✅ 引入本地消息表 + 最终一致性校验(TTL 5min + 对账Job)
  • ❌ 拒绝JTA桥接或Java sidecar方案(运维复杂度陡增)

典型补偿事务代码示意

// CreditService.ApplyCredit 返回唯一bizId用于幂等与补偿追溯
func (s *CreditService) ApplyCredit(ctx context.Context, req *ApplyReq) (string, error) {
    bizID := uuid.New().String()
    // 1. 写本地消息表(含状态、重试次数、过期时间)
    if err := s.msgRepo.Insert(ctx, &MsgRecord{
        BizID:     bizID,
        Topic:     "credit_applied",
        Payload:   jsonRaw(req),
        Status:    "pending",
        Retry:     0,
        ExpiresAt: time.Now().Add(5 * time.Minute),
    }); err != nil {
        return "", err // 不抛出panic,由上层统一降级
    }
    // 2. 异步触发下游(非XA,仅HTTP/RPC)
    go s.asyncNotifyDownstream(bizID, req)
    return bizID, nil
}

该实现将全局事务拆解为本地ACID操作+异步可靠通知。BizID作为全链路追踪ID与幂等键;ExpiresAt强制兜底清理,避免消息堆积;Retry字段支持指数退避重试(最大3次)。Go协程承载异步通知,完全规避XA的TM阻塞等待。

方案 一致性级别 Go兼容性 运维成本 适用场景
XA 2PC 强一致 ❌ 极差 已淘汰
Saga + 补偿 最终一致 ✅ 原生 授信、放款主链路
TCC(Try-Confirm-Cancel) 强一致(逻辑层) ✅ 可行 高频小额交易
graph TD
    A[风控请求] --> B{本地DB写入<br>消息表+业务表}
    B -->|成功| C[发布异步事件]
    B -->|失败| D[立即返回错误]
    C --> E[下游服务消费]
    E --> F{处理成功?}
    F -->|是| G[更新消息表状态为done]
    F -->|否| H[按Retry策略重试]
    H --> I[超时/达上限→告警+人工介入]

第四章:混合技术栈下的Go协同治理机制

4.1 Go与Python服务间gRPC+FlatBuffers高效通信的序列化对齐方案

为消除语言间类型语义鸿沟,需统一Schema定义与二进制布局。核心在于flatc生成双语言绑定时保持字段偏移、默认值与可选性一致。

Schema定义一致性保障

使用同一.fbs文件生成Go与Python绑定:

// user.fbs
table User {
  id: uint64 (id: 0);
  name: string (id: 1);
  active: bool = true (id: 2);
}
root_type User;

id显式标注确保字段顺序与内存偏移跨语言严格对齐;bool = true声明默认值,避免Python端None与Go端false语义错配。

序列化流程协同

graph TD
  A[Go服务构建User] --> B[flatbuffers.Builder.Finish]
  B --> C[HTTP/2帧传输]
  C --> D[Python服务GetRootAsUser]
  D --> E[零拷贝字段访问]

关键对齐参数对照表

参数 Go Binding Python Binding 对齐要求
字段访问方式 u.NameBytes() u.Name() 均返回[]byte
空值检测 u.NameIsNone() u.Name() is None 行为语义一致
构建器重用 builder.Reset() builder.Clear() 内存复用策略同步

通过共享.fbs与严格校验生成代码,实现跨语言零序列化损耗的确定性二进制互操作。

4.2 Java生态组件通过JNI桥接调用Go核心算法模块的内存安全实践

内存生命周期协同设计

Go导出C接口时需显式管理内存所有权:

// export.go
/*
#include <stdlib.h>
*/
import "C"
import "unsafe"

// Exported function: returns heap-allocated byte slice as *C.uchar
// Caller (Java/JNI) must call FreeResult to avoid leak
//export ComputeHash
func ComputeHash(data *C.uchar, len C.int) *C.uchar {
    // … compute hash → []byte
    result := []byte{0x1a, 0x2b, 0x3c}
    ptr := C.CBytes(result)
    return (*C.uchar)(ptr)
}

//export FreeResult
func FreeResult(ptr *C.uchar) {
    C.free(unsafe.Pointer(ptr))
}

ComputeHash 返回 *C.uchar 指向Go分配但移交所有权的C堆内存;FreeResult 由JNI层在DeleteGlobalRef后显式调用,确保跨语言内存释放权责清晰。

JNI侧关键约束

  • Java端必须使用ByteBuffer.allocateDirect()传递数据,避免JVM GC移动内存地址
  • System.loadLibrary("goalgo") 必须早于任何JNI调用,且库含JNI_OnLoad注册异常处理

安全调用流程

graph TD
    A[Java ByteBuffer.allocateDirect] --> B[JNIMethod: Call ComputeHash]
    B --> C[Go分配C.heap内存并返回指针]
    C --> D[Java读取结果并调用 FreeResult]
    D --> E[C.free 释放内存]

4.3 Rust-FFI封装Go runtime的边界管控与panic跨语言传播抑制

边界隔离的核心原则

Rust 与 Go 运行时内存模型、调度器、栈管理机制互不兼容。直接暴露 *C.GoStringunsafe.Pointer 到 Rust 可能触发 UAF 或栈撕裂。

panic 拦截机制

Go 侧必须在导出函数入口包裹 recover(),禁止 panic 跨 CGO 边界逃逸:

// export go_foo_safe
func go_foo_safe(input *C.char) C.int {
    defer func() {
        if r := recover(); r != nil {
            // 记录日志,返回错误码,绝不让 panic 穿透
            C.log_panic(C.CString(fmt.Sprintf("recovered: %v", r)))
        }
    }()
    return C.int(process(input))
}

逻辑分析defer+recover 构成 panic 拦截屏障;log_panic 是 Rust 实现的 C ABI 日志函数,确保可观测性;返回 C.int 而非裸指针,规避生命周期歧义。

FFI 错误传递协议

Rust 侧行为 Go 侧响应方式 安全等级
调用 go_foo_safe 必须返回 C.int 状态码 ★★★★★
传入空指针 Go 侧立即 return -1 ★★★★☆
请求超大 buffer Go 侧截断并返回实际长度 ★★★★☆
graph TD
    A[Rust: call go_foo_safe] --> B[Go: defer recover()]
    B --> C{panic occurred?}
    C -->|Yes| D[log & return -1]
    C -->|No| E[execute & return result]
    D --> F[Rust: handle error via errno]
    E --> F

4.4 多语言服务网格中Go Sidecar与Envoy的配置同步与健康探测协同设计

数据同步机制

Go Sidecar通过xDS gRPC流式订阅监听Envoy的EndpointDiscoveryService(EDS)和HealthCheckService(HCS)变更,确保端点列表与健康状态实时一致。

// 初始化xDS客户端,启用健康探测事件回调
client := xds.NewClient(xds.Config{
    ServerURI: "xds://127.0.0.1:18000",
    NodeID:    "go-sidecar-01",
    Metadata: map[string]string{
        "language": "go",
        "mesh":     "istio-multilingual",
    },
})
// 注册健康状态变更处理器
client.OnHealthUpdate(func(ep string, healthy bool) {
    log.Printf("Endpoint %s health status updated to %t", ep, healthy)
})

该代码建立带元数据标识的xDS长连接,OnHealthUpdate回调将Envoy主动推送的健康探测结果(如HTTP /healthz 响应码、TCP连接超时)映射为本地服务路由决策依据。

协同探测策略

探测类型 Go Sidecar职责 Envoy职责 同步触发条件
主动健康检查 上报进程级就绪状态(/readyz) 执行L3/L4/L7探测并聚合 Pod启动后5s内首次上报
被动健康检查 捕获上游gRPC错误码(UNAVAILABLE) 统计5xx/连接中断率 连续3次失败触发EDS更新

流程协同

graph TD
    A[Go App Ready] --> B[Sidecar上报/readyz]
    B --> C[Envoy触发主动探测]
    C --> D{探测成功?}
    D -- 是 --> E[EDS保持endpoint in service]
    D -- 否 --> F[EDS移除endpoint + 触发Go Sidecar重试逻辑]

第五章:字节都用go语言吗

字节跳动并非全栈采用 Go 语言,而是在“合适的地方使用合适的语言”这一工程哲学指导下构建了多语言技术栈。其核心基础设施如微服务网关、消息队列中间件(如 ByteMQ)、配置中心(如 Zeus)及部分高并发后端服务确实大量使用 Go,但前端、AI 训练平台、大数据处理链路、移动端 SDK 及部分内部工具则分别依赖 TypeScript、Python、Java、Rust 和 C++。

Go 在字节服务网格中的落地实践

字节自研的 Service Mesh 控制平面(称为 “MOSN + Pilot 改造版”)中,Pilot 的配置分发模块用 Go 重构后 QPS 提升 3.2 倍,内存占用下降 41%。关键优化包括:

  • 使用 sync.Pool 复用 JSON 解析器实例;
  • 通过 unsafe.Slice 避免 slice 扩容拷贝;
  • 利用 net/http/httputil.ReverseProxy 定制化转发逻辑,支持灰度标头透传。

多语言协同的典型架构切片

下表展示了某短视频推荐链路中各组件的语言分布与职责:

组件层级 技术选型 典型场景示例 关键约束
实时特征计算 Flink(Java/Scala) 用户点击流窗口聚合 低延迟(
模型推理服务 Python(Triton + PyTorch) 多模态视频 Embedding 推理 GPU 显存利用率 >85%
网关路由层 Go JWT 鉴权 + 动态路由匹配 P99
iOS 客户端 SDK Objective-C/Swift 本地缓存策略与离线播放 包体积增量

Rust 在关键基础设施中的渗透

2023 年起,字节将 Rust 引入存储领域:其自研分布式对象存储系统 “ByteStore” 的元数据节点(Metadata Node)核心模块已用 Rust 重写。对比原 Java 实现,GC 暂停时间从平均 12ms 降至 0.3ms,且在 10 万并发 PUT 请求压测中错误率由 0.7% 降至 0.002%。以下为 Rust 中关键锁优化片段:

// 使用 parking_lot::RwLock 替代 std::sync::RwLock
// 减少读多写少场景下的争用开销
use parking_lot::RwLock;
let metadata_cache = RwLock::new(HashMap::<String, Metadata>::new());
// 读操作无阻塞等待
let _ = metadata_cache.read().get(&key);

Python 与 Go 的混合部署模式

推荐系统的 AB 实验分流服务采用 Python(业务逻辑)+ Go(高性能 HTTP 层)混合架构:Python Flask 应用通过 Unix Domain Socket 调用 Go 编写的 feature_router 进程,后者负责毫秒级规则匹配与权重计算。该设计使实验配置热更新耗时从 8s 缩短至 120ms,同时保持 Python 侧快速迭代能力。

字节内部语言选型决策流程图

flowchart TD
    A[新服务需求] --> B{QPS > 5k 且延迟敏感?}
    B -->|是| C[优先评估 Go/Rust]
    B -->|否| D{是否需生态兼容性?}
    D -->|是| E[Java/Python]
    D -->|否| F{是否涉及硬件加速?}
    F -->|是| G[C++/CUDA]
    F -->|否| H[按团队熟悉度选择]
    C --> I[验证 GC 压力与内存增长曲线]
    E --> J[检查 Spring Cloud/PySpark 适配成熟度]
    G --> K[评估 CUDA Toolkit 版本兼容矩阵]

专注后端开发日常,从 API 设计到性能调优,样样精通。

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