实施微服务我们需要哪些基础框架

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微服务的基本组成

微服务的基本组成

微服务的基本组成
摘要:
1.微服务的概念与特点
2.微服务的基本组成
3.各组成的作用与关系
4.微服务的优势与挑战
正文:
微服务是一种软件开发方法,它将一个大型、复杂的应用程序划分为许多小型、独立的、可组合的服务。

这种方法旨在提高应用程序的可扩展性、灵活性和可维护性。

微服务具有以下特点:
1.独立性:每个微服务都是一个独立的、可独立部署和扩展的组件。

2.可组合性:微服务可以通过API 接口进行互联互通,实现多种组合方式,以满足不同业务需求。

3.敏捷性:微服务采用敏捷开发方法,可以快速响应市场变化和客户需求。

4.可伸缩性:通过横向扩展,微服务可以轻松地增加或减少服务实例,以应对不同的负载需求。

微服务的基本组成包括以下几个方面:
1.服务:服务是微服务架构的核心,每个服务都是一个独立的、可独立部署和扩展的组件。

2.API 接口:API 接口是微服务之间进行通信的桥梁,通过RESTful API
或其他协议,实现微服务之间的互联互通。

3.数据存储:微服务需要对数据进行存储和管理,常用的数据存储方式有关系型数据库、NoSQL 数据库、对象存储等。

4.监控与日志:微服务架构需要对服务运行状况进行实时监控,以及记录服务运行过程中的日志信息,以便于问题排查和分析。

5.配置管理:微服务需要动态获取和更新配置信息,以满足不同环境下的部署需求。

常用的配置管理方法有环境变量、配置文件和集中式配置中心等。

微服务各组成之间相互协作,共同构建了一个灵活、可扩展的应用程序。

然而,微服务架构也面临着一些挑战,如服务之间的通信、数据一致性、监控、安全等问题。

微服务架构及技术路线

微服务架构及技术路线

微服务架构及技术路线微服务架构是一种将传统的大型单体应用拆分为一组小型、独立部署的服务的架构模式。

每个微服务都专注于一个特定的业务功能,并通过轻量级的通信机制,如HTTP或消息队列,与其他服务进行通信。

微服务架构具有高度的可伸缩性、弹性和独立部署的能力,使开发团队可以更快地交付新功能,并更容易进行重构和扩展。

在构建微服务架构时,需要考虑以下几个关键因素:1.服务拆分:将整个系统拆分为一组小型、自治的服务。

服务的拆分应该基于业务边界,每个服务可以独立开发、部署和扩展。

2. 服务通信:微服务之间通过轻量级的通信机制进行通信,如RESTful API或消息队列。

这种松耦合的通信机制可以使服务彼此独立,并支持异步通信和扩展能力。

3. 服务注册与发现:使用服务注册与发现机制,如Consul或Eureka,来管理和发现微服务的实例。

这样可以更方便地进行服务发现和负载均衡。

4.数据管理:每个微服务都有自己的数据库,可以选择使用关系型数据库或NoSQL数据库。

数据管理既可以通过数据库复制来保持数据一致性,也可以通过事件驱动的方式保持服务的松耦合。

5.容错机制:由于微服务架构中的服务是自治的,可能会有单个服务出现故障的情况。

因此,需要实施容错机制,如熔断、重试和限流,以保证系统的稳定性和可用性。

6.监控和日志:使用分布式跟踪系统和日志收集工具对微服务架构进行监控和日志记录。

这样可以更好地追踪和分析系统的性能和问题。

在选择技术路线时,需要根据具体需求和团队的技术能力做出决策。

以下是一些常用的技术选项:1. 服务框架:常见的微服务框架有Spring Cloud、Netflix OSS和Kubernetes。

这些框架提供了服务注册与发现、负载均衡、断路器、分布式跟踪和配置管理等功能。

2. 通信机制:可以选择使用RESTful API、消息队列或事件驱动等通信方式。

常用的工具包括RabbitMQ、Kafka、ActiveMQ和NATS。

微服务实施步骤

微服务实施步骤

微服务实施步骤随着互联网技术的不断发展,越来越多的企业开始采用微服务架构来构建自己的应用程序。

微服务架构是一种将应用程序拆分成多个小型服务的架构,每个服务都可以独立部署、独立运行、独立扩展。

这种架构可以提高应用程序的可靠性、可扩展性和可维护性。

本文将介绍微服务实施的步骤。

第一步:确定业务需求在实施微服务之前,首先需要确定业务需求。

这包括确定应用程序的功能、性能、可靠性、安全性等方面的需求。

只有明确了业务需求,才能更好地设计微服务架构。

第二步:设计微服务架构设计微服务架构是微服务实施的核心步骤。

在设计微服务架构时,需要考虑以下几个方面:1. 服务拆分:将应用程序拆分成多个小型服务,每个服务都可以独立部署、独立运行、独立扩展。

2. 服务通信:设计服务之间的通信方式,包括同步通信和异步通信。

3. 服务注册与发现:设计服务注册与发现机制,使得服务可以自动注册和发现。

4. 服务监控与管理:设计服务监控与管理机制,包括服务的健康检查、日志记录、性能监控等。

5. 数据管理:设计数据管理机制,包括数据的存储、访问、备份等。

第三步:实现微服务架构在实现微服务架构时,需要考虑以下几个方面:1. 选择合适的编程语言和框架:根据业务需求和设计方案,选择合适的编程语言和框架。

2. 实现服务拆分:将应用程序拆分成多个小型服务,并实现服务之间的通信。

3. 实现服务注册与发现:实现服务注册与发现机制,使得服务可以自动注册和发现。

4. 实现服务监控与管理:实现服务监控与管理机制,包括服务的健康检查、日志记录、性能监控等。

5. 实现数据管理:实现数据管理机制,包括数据的存储、访问、备份等。

第四步:测试微服务架构在测试微服务架构时,需要考虑以下几个方面:1. 单元测试:对每个服务进行单元测试,确保服务的功能正确。

2. 集成测试:对服务之间的通信进行集成测试,确保服务之间的通信正确。

3. 性能测试:对服务进行性能测试,确保服务的性能满足业务需求。

微服务架构的实施步骤

微服务架构的实施步骤

微服务架构的实施步骤简介微服务架构已经成为近年来开发和部署软件系统的热门选择之一。

它通过将应用程序划分为一组小型、自治的服务来提高系统的可伸缩性和灵活性。

在本文中,我们将介绍微服务架构的实施步骤,以便帮助您开始构建和部署微服务架构的应用程序。

步骤一:需求分析和服务划分在开始实施微服务架构之前,首先需要进行需求分析和服务划分。

这个步骤的目的是确定系统中哪些功能可以独立为微服务,并根据需求将它们划分为不同的服务。

在进行需求分析时,您应该仔细考虑系统的功能和业务流程。

通过了解各个功能模块之间的关系和依赖,您可以更好地划分服务,并确保每一个服务都具有清晰的责任边界。

步骤二:服务设计和接口定义一旦完成了服务划分,接下来就需要对每个服务进行设计和接口定义。

在设计服务时,应该注意以下几点:•单一责任原则:每个服务应该只负责一项具体的功能或业务领域。

•高内聚低耦合:每个服务应该尽可能独立于其他服务,以减少耦合度。

•接口设计:每个服务应该定义清晰的接口,以便其他服务可以与之进行交互。

接口定义应该遵循标准化的格式和协议,例如使用RESTful API或消息队列等。

定义良好的接口可以使不同的服务能够无缝地协同工作,并提高系统的灵活性。

步骤三:服务开发和测试一旦完成服务设计和接口定义,接下来就可以开始服务的开发和测试工作了。

在实施微服务架构时,通常每个服务都由一个独立的团队来负责开发和维护。

在开发和测试过程中,应该使用适当的工具和技术,并遵循测试驱动开发(TDD)的原则。

通过持续集成和自动化测试,可以确保每个服务的质量和可靠性。

步骤四:部署和运维一旦所有服务都完成开发和测试,最后一步是将它们部署到生产环境并进行运维。

在部署微服务架构时,您可以选择将每个服务部署到独立的虚拟机或容器中,以便能够独立地扩展和管理每个服务。

在部署和运维过程中,应该使用适当的工具和技术来监控和管理系统的性能和可用性。

您可以使用日志和指标监控工具来监控每个服务的运行情况,并根据需要进行扩展和调整。

微服务框架的设计与实现

微服务框架的设计与实现

微服务框架的设计与实现①张晶1, 黄小锋2, 李春阳31(北京中电普华信息技术有限公司, 北京100192)2(中国电建集团国际工程有限公司, 北京100048)3(国网信息通信产业集团有限公司, 北京100031)摘 要: 相对于传统单块架构, 微服务框架具有技术选型灵活, 独立部署, 按需独立扩展等优点, 更适合当前互联网时代需求. 但微服务架构的使用引入了新的问题, 如服务注册发现、服务容错等. 对微服务框架引入的问题进行分析, 并给出了微服务框架的一种实现方案, 在框架层面解决服务注册发现、服务容错等共性问题, 使业务系统开发人员专注于业务逻辑实现, 简化系统开发的难度, 提高开发效率.关键词: 微服务框架; 服务注册; 服务发现; 服务容错Design and Implementation of Microservice ArchitectureZHANG Jing1, HUANG Xiao-Feng2, LI Chun-Yang31(Beijing China Power Information Technology Co. Ltd., Beijing 100192, China)2(PowerChina International Group Limited, Beijing 100048, China)3(State Grid Information & Telecommunication Industry Group Co. Ltd., Beijing 100031, China)Abstract: Compared with traditional single block architecture, microservice architecture has many advantages, such as flexible technology selection, independent deployment, and independent scalability more suitability for the current needs of the internet age, etc. But microservice architecture also introduces new problems such as service registration, service discovery, service fault tolerance. On the basis of the analysis for problems mentioned above, this paper proposes one implementation of microservice framework, which can solve service registration, service discovery, service fault tolerance and other common problems. Based on this, developers only need to focus on the development of business functions, so that it can simplify the difficulty of system development and improve development effectiveness.Key words: microservice architecture; service registration; service discover; fault tolerance传统信息化系统的典型架构是单块架构(Monolithic Architecture), 即将应用程序的所有功能都打包成一个应用, 每个应用是最小的交付和部署单元, 应用部署后运行在同一进程中. 单块架构应用具有IDE友好、易于测试和部署等优势, 但是, 随着互联网的迅速发展, 单块架构临着越来越多的挑战, 主要表现在维护成本高、持续交付周期长、可伸缩性差等方面[1].微服务架构(Microservices)的出现以及在国内外的成功应用, 成为系统架构的一种新选择. 很多大型宝等都已经从传统单块架构迁移到微服务架构[2]. 微服务架构提倡将单块架构的应用划分成一组小的服务, 互联网公司如Twitter、Netflix、Amazon 、eBay、淘服务之间互相协调、互相配合, 为用户提供最终价值.1 微服务架构微服务架构是一种架构模式, 采用一组服务的方式来构建一个应用, 服务独立部署在不同的进程中, 不同服务通过一些轻量级交互机制来通信, 例如RPC、HTTP等, 服务可独立扩展伸缩, 每个服务定义了明确的边界, 不同的服务甚至可以采用不同的编程语言来实现, 由独立的团队来维护[3].相对于传统的单体应用架构, 微服务架构具有单个服务易于开发、理解和维护; 复杂度可控; 技术选①收稿时间:2016-09-18;收到修改稿时间:2016-11-03 [doi: 10.15888/ki.csa.005796]型灵活; 独立部署; 按需独立扩展等优点[4]. 但是, 采用微服务架构也会引入新的问题, 本文对微服务架构引入的问题进行分析, 提出了一种微服务框架的实现方式, 在框架层面解决服务注册发现、服务容错等共性问题, 使业务系统开发人员专注于业务逻辑实现, 降低开发难度, 提升开发效率.1.1 微服务框架目前, 业界流行的微服务框架主要有两个: Spring Boot和Dropwizard. SpringBoot继承了原有Spring框架的优秀基因, 简化了开发、配置、部署和监控过程, 帮助开发者快速启动一个Web容器. Dropwizard 从前端网页、核心服务、资料库存取到资源监控, 提供了一个轻量级的开发架构, 帮助开发者快速的打造一个Rest风格的后台服务, 同时集成hibernate4、log4j、slf4j、jackson等开源组件.2 微服务框架设计基于微服务架构的应用是分布式系统, 增加了系统设计和实现的难度, 主要体现在以下几个方面:①在运行环境中, 微服务实例的网络地址是动态分配的, 微服务运行的实例数量也是动态变化的, 因此, 需要一套服务发现机制, 使服务调用者可以获取正确的服务地址, 同时服务提供者一般以集群方式提供服务, 也引入了负载均衡和健康检查问题.②在微服务架构中, 服务之间存在着复杂的依赖关系, 在高并发访问下, 依赖的稳定性影响系统的可用性及性能. 因此需要提供服务容错机制, 当依赖的服务发送故障时, 不会使调用方线程被长时间占用不释放, 避免故障在系统中蔓延.③每个服务独立部署运行, 服务之间的通信是进程间通信, 需要有一个高效的进程间通信机制支撑微服务之间的交互.④每个微服务可以有多个不同的实例, 这使得服务按需动态伸缩成为可能, 在高并发时可以启动同一服务的多个实例, 以提高响应速度. 但服务实例的启停及流量的调度和分发需要一套负载监控和负载均衡组件来管理.⑤一个微服务应用可能由上百个服务构成, 服务可以采用不同语言和框架. 每个服务都有自己的部署、资源、扩展和监控需求. 因此需要提供版本管理和部署组件, 实现微服务的动态部署和无缝升级. 2.1 服务发现目前服务发现的方式主要有两种: 服务端发现(server-side discovery)和客户端发现(client-side discovery). 这两种方式都通过注册中心方式提供服务注册信息的分布式管理. 当服务上线时, 服务提供者将服务信息注册到注册中心, 并通过心跳维持长链接. 服务调用者通过注册中心寻址, 根据负载均衡算法找到服务. 当服务下线时, 注册中心会发通知给服务客户端. 如图1和图2所示.图1 服务端发现图2 客户端发现服务端方式, 所有服务对于服务调用者透明, 但系统中需要维护一个高可用的负载均衡组件, 负载均衡组件在服务调用者和服务提供者之间增加了一跳, 有一定性能开销. 客户端方式架构简单, 扩展灵活, 同时服务消费方和服务提供方之间是直接调用, 没有额外开销, 性能比较好.2.2 服务容错在微服务架构中, 服务之间会有错综复杂的依赖关系. 在实际生产环境中, 由于网络连接缓慢、资源繁忙、脱机等原因会造成服务出错或者服务延迟, 如果微服务不能对其依赖的服务的故障进行容错和隔离, 那么该服务本身就处在被拖垮的风险中. 因此在微服务框架设计时需要加入容错措施, 确保某一服务出问题不会影响系统整体可用性. 可用的措施包括[5]:①断路器当某个微服务发生故障后, 通过断路器的故障监控, 向调用方返回一个错误响应, 调用方主动熔断, 以防止线程因调用故障服务被长时间占用不释放, 避免了故障在分布式系统中的蔓延. 如果故障恢复, 电路又能自动恢复.②限流增加限流机制, 限定对微服务的并发访问, 如限制单位时间内的并发数, 对超过这个限制的请求拒绝, 防止在突发流量或被攻击时被击垮.③回退回退是系统的弹性恢复能力, 是指在熔断或者限流发生的时候, 系统采用何种处理逻辑. 常见的处理策略有直接抛出异常, 也称快速失败; 返回空值或缺省值; 返回备份数据.2.3 总体架构通过对微服务框架进行分析, 确定了微服务框架的总体架构, 在框架层面解决负载均衡、服务发现、服务容错、监控报警、进程通信、自动化弹性部署等问题. 架构图如图3所示.图3总体架构图微服务框架包括基础开发框架、服务运行管理和部署监控工具三部分.基础开发框架: 提供微服务开发的基础组件, 包括展现组件、IOC组件、持久化组件、序列化组件、服务通信组件、服务监控组件、日志管理组件、缓存组件、嵌入式组件和权限管理组件, 实现微服务开发的通用功能, 整合开源成熟框架, 屏蔽底层技术细节. 其中, 日志管理记录重要的框架层日志、度量和调用链数据, 同时将日志、度量等接口暴露出来, 让业务层能根据需要记录业务日志数据; 服务通信组件提供基于REST/RPC的同步请求响应模式和基于消息的异步通信模式.服务运行管理: 提供微服务运行时服务注册、服务发现、服务路由及限流容错功能. 其中, 服务路由实现请求验证、请求动态路由和静态响应处理等功能; 限流和容错组件, 能够在运行时自动限流和容错, 保护服务. 同时和动态配置相结合, 实现动态限流和熔断.部署监控工具包括动态配置、部署管理、中间件监控、服务监控、调用链分析功能. 其中, 动态配置组件支持文件方式配置, 集成动态运行时配置, 能够在运行时针对不同环境动态调整服务的参数和配置; 部署管理实现一键部署灰度发布功能.3 框架实现3.1 技术架构微服务框架实现时采用的技术架构如图4所示.图4技术架构图在微服务框架实现时, 选择了业界开源成熟的框架, 通过框架整合实现微服务开发和运行管理. 其中Spring Boot作为微服务的基础开发框架, 提供展现、依赖注入、持久化、嵌入式容器、日志、缓存等基础功能. 集成Consul组件实现服务注册发现[6]; Ribbon 组件实现客户端负载均衡; Hystrix组件实现服务延迟和容错[7]; Zuul组件提供动态路由, 监控, 弹性, 安全等边缘服务.3.2 基础架构选型目前开源的微服务基础框架主要有Dropwizard和SpringBoot. 两个框架在实现技术上存在一定差异[8], 如表1所示.Dropwizard简单轻量, 但第三方集成力度不足, 社区支持薄弱, 很多关键特性如依赖注入需要开发者自己实现; Spring boot聚焦于Spring应用, 可以借力Spring家族体系的其它成员, 完成通信、数据访问等功能, 体系强大, 社区活跃. Spring Boot带来了一系列的生态圈的集成, 为微服务开发提供了基础. 因此选择Spring Boot作为基础框架.表1 Dropwizard和SpringBoot对比框架HTTP REST JSON Official integration Service typeSpring Boot TomcatJettySpringJacksonGSONJson-simple40+ OfficialStarter POMs forany purposeHTTP/RESTJMSMessageQueuingSOAPDropwizard Jetty Jersey JacksonHibernateValidator、Guava、ApacheHttpClient、Jersey、JDBI、Freemarker、Jodatime、MustacheHTTP/REST3.3运行管理框架服务运行管理引入了四个主流的开源框架, 每个框架相互独立, 实现时需要与基础框架Spring Boot集成. 为了实现框架整合, 同时简化开发难度, 引入Spring Cloud组件. Spring Cloud是一个基于Spring Boot实现的云应用开发工具, 它为基于JVM的云应用开发中的配置管理、服务发现、断路器、智能路由、分布式会话和集群状态管理等操作提供了一种简单的开发方式[9]. 以Hystrix组件整合为例, Spring Cloud提供了spring-cloud-starter-hystrix模块, 通过注解的方式轻松使用Hystrix, 如注解@HystrixCommand将断路器机制加入到业务处理方法中, 代码如表2所示.表2 @HystrixCommand示例.指定getProducerFallback为备用方法. 当断路器处于断开状态时, getProducerFallback方法将替代getValue接受调用.@HystrixCommand(fallbackMethod = "getProducerFallback")public ProducerResponse getValue() {return restTemplate.getForObject("http:.producer",ProducerResponse.class);}private ProducerResponse getProducerFallback() {return new ProducerResponse(42);}4 结语微服务框架已经在国家电网统一应用开发平台V2.9.0版本中实现, 该版本经过第三方安全、性能测试, 目前正在项目组试点应用.本文针对目前流行的微服务框架进行了介绍, 对微服务框架实现时需要解决的问题进行了分析, 设计了微服务的总体架构、实现架构, 重点分析了微服务架构所带来的服务注册发现、服务容错问题. 该微服务架构全面的解决了微服务开发的通用问题, 基于该微服务框架进行业务系统开发, 开发人员只需要关注微服务内部业务功能的开发, 可以降低系统的开发难度, 提高开发效率.参考文献1 王磊.解析微服务架构(一)单块架构系统以及其面临的挑战./cn/articles/analysis-the-architecture -of-microservice-part-01.[2015-05-11].2 姜斌.2016技术将继续颠覆现实发力引擎之“微服务”./article/a/2016-05-11/15838064.[201 6-05-11].3 Fowler M, Lewis J. Microservices. / articles/microservices.html.[2014-03-25].4 肖勤.微服务架构实践经验分享.http:/article/ 2015-08-07/2825412.[2015-08-12].5 杨波.实施微服务,我们需要哪些基础框架?http://www. /cn/articles/basis-frameworkto-implement-micro-se rvice/.[2015-12-01].6 HashiCorp. Introduction to Consul. https://www.consul. io/intro/index.html.7 Netflix. Hystrix: Latency and Fault Tolerance for Distributed Systems. https:///Netflix/Hystrix.8 Ullah R. Dropwizard vs Spring Boot—A Comparison Matrix. https:///articles/dropwizard-vs-spring-boot?utm_so urce=tuicool&utm_medium=referral.[2015-02-02].9 Pivotal Software. Spring Cloud. http://projects.spring.io/ spring-cloud/.2016.。

微服务架构的基础框架选择

微服务架构的基础框架选择

微服务架构的基础框架选择微服务架构已经成为现代软件开发的主要趋势之一、它通过将大型应用程序拆分成更小、更具可管理性的服务来提高应用程序的灵活性、稳定性和可伸缩性。

选择适用于微服务的基础框架是微服务架构的重要决策之一、在本文中,我们将介绍几种流行的微服务框架,帮助您做出明智的选择。

1. Spring CloudSpring Cloud是Java生态系统中最受欢迎的微服务框架之一、它为构建分布式系统提供了一组统一的库和工具,包括服务发现、负载均衡、配置管理、断路器、路由和认证等功能。

Spring Cloud基于Spring Boot构建,因此它能够与Spring生态系统的其他组件无缝集成。

2. Netflix OSSNetflix开源了一系列微服务框架,被称为Netflix OSS(Open Source Software)。

其中最流行的是Eureka、Ribbon和Hystrix。

Eureka是一个服务发现框架,用于在微服务架构中注册、发现和管理服务。

Ribbon是一个客户端负载均衡器,用于将请求分发给多个服务实例。

Hystrix是一个熔断器,用于处理服务之间的故障和延迟。

3. KubernetesKubernetes是一个开源容器编排平台,用于自动化部署、扩展和管理容器化应用程序。

虽然它不是一个专门的微服务框架,但Kubernetes提供了一种灵活而强大的方式来部署和管理微服务。

它支持多种云平台和容器引擎,并提供高可用性、自动伸缩、负载均衡和服务发现等功能。

4. LinkerdLinkerd是一个透明的服务网格框架,用于构建可靠的微服务架构。

它提供了一个具有低延迟和高可用性的智能代理,用于处理服务间的通信。

Linkerd可以自动重新路由请求、负载均衡和故障恢复,并提供可视化的监控和日志记录。

5. IstioIstio是一个开源的服务网格平台,用于连接、管理和保护微服务架构中的服务。

它提供了一套功能丰富的网络和安全功能,如流量管理、故障恢复、服务间认证和跟踪等。

微服务的基本组成

微服务的基本组成

微服务的基本组成
微服务的基本组成包括以下几个方面:
1. 服务:微服务就是一种独立的、可独立部署的服务单元。

每个微服务都有自己的职责,并且可以通过一定的接口跟其他服务进行交互。

2. 接口:微服务之间通常通过RESTful API或消息队列进行通信。

每个微服务都提供一组接口供其他服务调用。

3. 数据库:每个微服务通常有自己的数据库或数据存储。

微服务之间通过数据库进行数据的共享或交换。

4. 部署:微服务可以独立部署,每个服务可以运行在自己的独立进程中,或者运行在容器中,如Docker。

这样可以实现服务的独立升级或扩容。

5. 服务发现:微服务需要通过服务发现机制来找到其他服务的位置和可用性。

常见的服务发现机制有基于DNS的服务发现和基于注册中心的服务发现。

6. 负载均衡:微服务通常需要通过负载均衡来分配请求到不同的服务实例上。

负载均衡可以通过软件或硬件方式实现。

7. 监控和日志:微服务需要具备良好的监控和日志功能,以便及时发现和解决问题。

常见的监控手段包括指标收集和报警系统。

8. 弹性和容错:微服务需要具备弹性和容错机制,能够自动应对故障和异常情况,提供高可用性和可靠性。

9. 安全性:微服务通常需要有一定的安全策略和机制,保护服务的数据和资源不被未授权的访问。

这些是微服务的基本组成,不同的微服务架构可能会有一些差异,根据具体的需求和技术选型来选择适合的组件和工具。

微服务架构与框架:构建可扩展和独立部署的应用

微服务架构与框架:构建可扩展和独立部署的应用

微服务架构与框架:构建可扩展和独立部署的应用随着互联网应用规模的不断扩大和业务需求的日益复杂,传统的单体应用架构逐渐暴露出了诸多弊端,例如耦合度高、维护困难、扩展性差等问题。

为了解决这些问题,微服务架构应运而生,成为了当前流行的应用架构之一。

微服务架构是一种将应用程序拆分成多个独立的、可部署的小服务的架构风格。

每个服务都有自己独立的数据库,并通过网络调用与其他服务通信。

微服务架构的设计原则包括单一职责、松耦合、独立部署等。

通过将应用拆分成多个小服务,可以更好地实现业务逻辑的解耦和模块化,提高系统的可维护性、可扩展性和可伸缩性。

在构建微服务架构应用时,选择一个适合的框架是非常重要的。

以下是一些常用的微服务框架:1. Spring Cloud:Spring Cloud是一套专门用来构建微服务架构的框架,它基于Spring Boot框架,提供了诸如服务注册与发现、负载均衡、断路器、分布式配置等功能。

Spring Cloud提供了一整套解决方案,使得开发者能够快速构建可扩展和独立部署的微服务应用。

2. Kubernetes:Kubernetes是一个开源的容器编排平台,它可以自动化部署、扩展和管理容器化应用程序。

Kubernetes提供了强大的容器编排能力,可以帮助开发者更好地管理和调度微服务应用。

通过将微服务部署在Kubernetes上,可以实现更高的可伸缩性和可靠性。

3. Istio:Istio是一个开源的服务网格框架,它可以管理、连接和保护微服务之间的通信。

Istio提供了流量管理、安全、监控等功能,可以帮助开发者更好地管理微服务应用。

通过使用Istio,开发者可以更好地控制微服务之间的通信,并实现更高级别的可观察性和安全性。

4. Apache Dubbo:Apache Dubbo是一个高性能的开源RPC框架,它可以帮助开发者构建分布式应用。

Dubbo提供了服务注册与发现、负载均衡、容错等功能,可以帮助开发者更好地构建微服务应用。

微服务应用的基本结构与核心组件

微服务应用的基本结构与核心组件

微服务应用的基本结构与核心组件
微服务应用的基本结构与核心组件包括以下部分:
1.服务注册与发现:服务的提供方必然要进行注册,将自己的地
址和各种字节信息提供出来。

然后服务的调用方从这个组件上正确的发现目标服务。

2.服务注册:服务生产者启动时,向服务注册中心注册自己提供
的服务;服务消费者启动时,在服务注册中心订阅自己所需要的服务;消费者从提供者中调用服务。

3.服务发现:通过注册中心,获取到注册到其中的服务实例的信
息,通过这些信息去请求它们提供的服务。

4.负载均衡:当多个服务提供者时,可以根据负载均衡算法,比
如:如简单轮询、随机连接等,自动地选择需要调用的服务地址。

5.服务熔断:服务熔断的实现,大体流程是对于熔断机制的实现,
设计了三种状态:熔断关闭状态(Closed)服务没有故障时,熔断器所处的状态,对调用方的调用不做任何限制。

6.服务网关:是连接内外的大门。

主要有以下作用,首先网关会
对外屏蔽内部服务的一些细节,比如后台程序的升级。

也有路由的功能,可以将外部的请求反向映射到内部具体某个微服务去。

还可以做一些限流和容错,监控日志等功能。

可以说,服务网关的作用非常大,要对所有的请求进行处理。

7.分布式配置中心:将本地化的配置中心化,提供统一的配置管
理服务。

总的来说,微服务的核心在于服务的发现、注册、路由、熔断、降级、分布式配置等,各个组件互相配合共同维持微服务的正常运转。

微服务架构的基础框架选择

微服务架构的基础框架选择

微服务架构的基础框架选择选择合适的基础框架对于构建稳定和可靠的微服务架构非常关键。

以下是一些常用的微服务框架,可以帮助您快速搭建微服务架构。

1. Spring CloudSpring Cloud是基于Spring Boot的开源微服务框架。

它提供了一套丰富的功能来简化微服务的开发和部署。

Spring Cloud包括服务注册与发现、负载均衡、断路器、配置管理等核心组件,例如Eureka、Ribbon、Hystrix和Config Server等。

Spring Cloud生态系统非常完备,并且可以与Spring框架无缝集成,适合Java开发者使用。

2. Netflix OSSNetflix OSS(Open Source Software)是由Netflix开发和维护的一套用于构建可靠和可伸缩微服务的开源工具集合。

Netflix OSS包括Eureka、Ribbon、Hystrix、Zuul等,可以与Spring Cloud无缝集成。

Netflix OSS提供了强大的负载均衡、熔断和动态路由等功能,非常适合构建大规模的微服务架构。

3. Go MicroGo Micro是一个基于Go语言的微服务框架,它提供了一套简洁和易用的API来构建、管理和扩展微服务。

Go Micro支持分布式服务注册与发现、负载均衡、消息传递、服务监控等常见的微服务组件。

Go Micro具有轻量级和高性能的特点,适合构建高吞吐量的微服务架构。

5. IstioIstio是一个由Google、IBM和Lyft共同开发和维护的开源微服务框架。

它提供了一套强大的功能来管理和监控微服务之间的通信。

Istio包括服务发现、负载均衡、熔断、流量分配、安全认证等功能,可以帮助开发者构建可靠和安全的微服务架构。

Istio还提供了丰富的监控和日志功能,可以帮助开发者更好地了解和调优微服务的性能。

选择适合的微服务框架需要考虑多个因素,例如开发语言、功能需求、团队技术栈等。

微服务-框架

微服务-框架


配置
除了支持普通配置文件方式的配置,框架层还可集成动态运行时配置,能够在运行时针对不同环境动态调整服务的参数和 配置

限流和容错
框架集成限流容错组件,能够在运行时自动限流和容错,保护服务,如果进一步和动态配置相结合,还可以实现动态限流 和熔断
服务框架-封装公共关注点

管理接口
框架集成管理接口,一方面可以在线查看框架和服务内部状态,同时还可以动态调整内部状态,对调试、监控和管理能提 供快速反馈。Spring Boot微框架的Actuator模块就是一个强大的管理接口
服务容错-最佳实践

舱壁隔离模式(Bulkhead Isolation Pattern)
该模式像舱壁一样对资源或失败单元进行隔离,如果一个船舱破了进水,只损失一个船 舱,其它船舱可以不受影响 。线程隔离(Thread Isolation)就是舱壁隔离模式的一个例子, 假定一个应用程序A调用了Svc1/Svc2/Svc3三个服务,且部署A的容器一共有120个工作线程, 采用线程隔离机制,可以给对Svc1/Svc2/Svc3的调用各分配40个线程,当Svc2慢了,给 Svc2分配的40个线程因慢而阻塞并最终耗尽,线程隔离可以保证给Svc1/Svc3分配的80个线 程可以不受影响,如果没有这种隔离机制,当Svc2慢的时候,120个工作线程会很快全部被 对Svc2的调用吃光,整个应用程序会全部慢下来。

分布式系统中的轻量级消息代理总线,用于在集群节点之间传播状态改变事件(配置改变等);目前只用AMQP协议的实现;

用一个注解就可以实现OAuth2方式的权限认证、单点登录。可以通过Zuul代理传递单点登录信息到后端服务
开源框架-spring cloud

实施微服务我们需要哪些基础框架

实施微服务我们需要哪些基础框架

实施微服务,我们需要哪些基础框架?微服务(MicroServices)架构是当前互联网业界的一个技术热点,圈里有不少同行朋友当前有计划在各自公司开展微服务化体系建设,他们都有相同的疑问:一个微服务架构有哪些技术关注点(technical concerns)?需要哪些基础框架或组件来支持微服务架构?这些框架或组件该如何选型?笔者之前在两家大型互联网公司参与和主导过大型服务化体系和框架建设,同时在这块也投入了很多时间去学习和研究,有一些经验和学习心得,可以和大家一起分享。

服务注册、发现、负载均衡和健康检查和单块(Monolithic)架构不同,微服务架构是由一系列职责单一的细粒度服务构成的分布式网状结构,服务之间通过轻量机制进行通信,这时候必然引入一个服务注册发现问题,也就是说服务提供方要注册通告服务地址,服务的调用方要能发现目标服务,同时服务提供方一般以集群方式提供服务,也就引入了负载均衡和健康检查问题。

根据负载均衡LB所在位置的不同,目前主要的服务注册、发现和负载均衡方案有三种:第一种是集中式LB方案,如下图Fig 1,在服务消费者和服务提供者之间有一个独立的LB,LB通常是专门的硬件设备如F5,或者基于软件如LVS,HAproxy等实现。

LB上有所有服务的地址映射表,通常由运维配置注册,当服务消费方调用某个目标服务时,它向LB发起请求,由LB以某种策略(比如Round-Robin)做负载均衡后将请求转发到目标服务。

LB一般具备健康检查能力,能自动摘除不健康的服务实例。

服务消费方如何发现LB呢?通常的做法是通过DNS,运维人员为服务配置一个DNS域名,这个域名指向LB。

Fig 1, 集中式LB方案集中式LB方案实现简单,在LB上也容易做集中式的访问控制,这一方案目前还是业界主流。

集中式LB的主要问题是单点问题,所有服务调用流量都经过LB,当服务数量和调用量大的时候,LB容易成为瓶颈,且一旦LB发生故障对整个系统的影响是灾难性的。

微服务基础架构概述

微服务基础架构概述

微服务基础架构概述公司的系统架构向微服务架构演进,需要建设⼀套微服务基础架构。

整体逻辑架构如图:1、基础技术以spring Boot、Spring Cloud为主体,其他技术为辅设计微服务基础架构。

通讯协议采⽤Restful。

2、设计原则服务⽆状态单⼀职责⾼内聚低耦合服务单向调⽤,避免循环依赖、双向依赖⽔平扩展>垂直扩展3、端⼝约定微服务基础架构占⽤部分端⼝、新增微服务端⼝统⼀分配4、注册中⼼具备⾼可⽤性的Eureka符合我们的期望5、配置中⼼携程Apollo:企业⽣产级,spring cloud实现,开源6、⽹关SCG:性能表现佳Hystrix:熔断重试令牌桶:限流降级7、安全设计Https:通讯安全Oauth + JTW :服务访问安全⿊⽩名单:访问控制AES:签名认证8、监控中⼼端点监控:Spring acturtor+ spring boot admin链路监控:sky walking,开源、低侵⼊基础设施:zabbix9、统⼀⽇志可选性较少,采⽤开源免费的Elastic Stack10、DEVOPS精⼒受限,采⽤Maven + jenkins简单粗暴的实现。

11、部署环境 公司系统特殊性,微服务需要可能部署在物理机、虚拟机、Docker、阿⾥云、腾讯云、华为云等多种介质上,微服务设计需要考虑部署环境多样性。

12、⾮JVM应⽤Spring Sidecar进⾏代理服务注册,⽀持nodejs,python;调⽤eureka的HTTP接⼝,⾃主实现服务的注册、⼼跳、查询功能;服务调⽤采⽤HTTP REST服务,天⽣⽀持异构应⽤;Apollo提供了Java和.Net的原⽣客户端,也提供了Http接⼝,其它应⽤也可以⽅便的使⽤;13、代码⽣成maven插件,命令⾏执⾏,最⼤程度简化开发。

实施微服务我们需要哪些基础框架

实施微服务我们需要哪些基础框架

实施微服务我们需要哪些基础框架微服务架构是一种以服务为中心的软件设计和开发方法,将应用程序拆分为一系列松耦合、可独立部署、可独立扩展的小服务。

在实施微服务架构时,下面是一些常用的基础框架和技术组件。

1. Spring Boot: Spring Boot是一个快速构建应用程序的框架,它是基于Spring框架开发的,旨在简化配置和部署过程。

使用SpringBoot可以快速创建、启动和运行微服务。

2. Spring Cloud: Spring Cloud 是一个用于构建分布式系统的框架,它提供了一系列工具和组件,例如服务注册与发现、负载均衡、断路器、消息总线、配置管理等,可以方便地构建和管理微服务架构。

3. Netflix OSS: Netflix OSS 是由Netflix开发和使用的一套开源工具和组件,包括Eureka(服务注册与发现)、Ribbon(负载均衡)、Hystrix(断路器)、Zuul(API网关)、Archaius(动态配置)等,这些工具和组件都可以与Spring Cloud集成,用于实现微服务的各种功能。

4. Docker: Docker是一种容器化技术,可以将应用程序及其依赖项打包为一个独立的容器,实现快速部署、可移植性和可伸缩性。

使用Docker可以方便地部署和管理微服务,提高开发和运维的效率。

5. Kubernetes: Kubernetes是一个开源的容器编排平台,用于自动化部署、扩展和管理容器化应用程序。

它提供了强大的容器编排功能,可以方便地管理多个微服务实例的运行状态和扩展。

6. Apache Kafka: Apache Kafka 是一个高吞吐量、可持久化、分布式的消息系统,用于实时数据流处理和消息传递。

在微服务架构中,Kafka可以用于实现服务间的异步通信和事件驱动。

7. ELK Stack: ELK Stack由Elasticsearch、Logstash和Kibana 三个开源项目组成,用于日志的收集、存储和可视化。

微服务架构设计方案

微服务架构设计方案

微服务架构设计方案Microservices吧m鸽学吧引言:“微服务”是当前软件架构领域非常热门的词汇,能找到很多关于微服务的定义、准则,以及如何从微服务中获益的文章,在企业的实践中去应用“微服务”的资源却很少。

本篇文章中,会介绍微服务架构(Microservices Architecture )的基础概念,以及如何在实践中具体应用。

1. 单体架构(Monolithic Architecture )企业级的应用一般都会面临各种各样的业务需求,而常见的方式是把大量功能堆积到同一个单体架构中去。

比如:常见的ERP、CRM等系统都以单体架构的方式运行,同时由于提供了大量的业务功能,随着功能的升级,整个研发、发布、定位问题,扩展,升级这样一个“怪物”系统会变得越来越困难。

单体架构的初期效率很高,应用会随着时间推移逐渐变大。

在每次的迭代中,开发团队都会面对新功能,然后开发许多新代码,随着时间推移,这个简单的应用会变成了一个巨大的怪物。

图1 :单体架构大部分企业通过SOA来解决上述问题,SOA的思路是把应用中相近的功能聚合到一起,以服务的形式提供出去。

因此基于SOA架构的应用可以理解为一批服务的组合。

SOA带来的问题是,弓I入了大量的服务、消息格式定义和规范。

多数情况下,SOA的服务直接相互独立,但是部署在同一个运行环境中(类似于一个Tomcat实例下,运行了很多web应用)。

和单体架构类似,随着业务功能的增多SOA的服务会变得越来越复杂,本质上看没有因为使用SOA而变的更好。

图1,是一个包含多种服务的在线零售网站,所有的服务部署在一个运行环境中,是一个典型的单体架构。

GSm鸽学吧单体架构的应用一般有以下特点:・设计、开发、部署为一个单独的单元。

・会变得越来越复杂,最后导致维护、升级、新增功能变得异常困难«很难以敏捷研发模式进行开发和发布«部分更新,都需要重新部署整个应用・水平扩展:必须以应用为单位进行扩展,在资源需求有冲突时扩展变得比较困难(部分服务需要更多的计算资源,部分需要更多内存资源)・可用性:一个服务的不稳定会导致整个应用出问题*仓U新困难:很难引入新的技术和框架,所有的功能都构建在同质的框架之上2. 微服务架构(Microservices Architecture )微服务架构的核心思想是,一个应用是由多个小的、相互独立的、微服务组成,这些服务运行在自己的进程中,开发和发布都没有依赖。

微服务基础搭建方案

微服务基础搭建方案

微服务基础搭建方案微服务架构已成为企业级应用程序的必备选择。

在微服务架构中,应用程序被分解为更小、更可管理的部分,每个部分都是服务,具有自己的方式和一组API。

它们之间通过API互相交互、通信和协作工作,从而为企业提供更快、更敏捷和更可扩展的应用程序。

微服务架构的核心优势是使应用程序更可扩展、更容易维护、更具弹性。

微服务基础搭建方案对于每个企业来说都可能不同,但它们有一些共同点。

本文将介绍一个基础的搭建方案,帮助您了解需要解决的一些关键问题。

1. 选择构建工具在构建微服务架构之前,我们需要选择一个适合的构建工具。

在这里,我们推荐使用Spring Boot和Spring Cloud。

Spring Boot 是基于Spring框架的,可以轻松构建独立的、生产级别的Spring应用程序。

Spring Cloud 是一组开箱即用的工具,可以快速轻松地构建高度可靠的分布式系统。

2. 定义服务当我们选择构建工具之后,我们需要定义一组基本服务。

在这里,我们可以使用微服务拆分基础模块的方式来定义服务。

例如,我们可以使用订单服务、支付服务、用户服务、库存服务等。

3. 设计API在定义服务之后,我们需要设计API。

API是整个架构的核心,负责确保不同的服务之间可以互相通信和协作工作。

在设计API时,我们需要特别注意可组合性、可扩展性和可维护性。

同时,我们需要确定API版本控制策略,以确保我们可以轻松地扩展和维护它们。

4. 设置框架一旦我们在API设计和服务定义上工作完成,就可以开始设置框架。

在此步骤中,我们需要将服务和API配置在Spring Boot和Spring Cloud中。

我们需要确保每个服务和API都可以互相通信和协作工作。

5. 监控和日志记录监控和日志记录是微服务架构中非常重要的一部分。

我们需要确保服务在运行时可以实时监控和记录事件。

为了实现这一目标,我们可以使用一些工具和技术,如ELK、Prometheus等。

java的微服务框架是基于java基础的那个知识点

java的微服务框架是基于java基础的那个知识点

Java的微服务框架是基于Java基础的哪个知识点
微服务是一种架构风格,它将一个应用程序划分为一组小型、独立的服务,每个服务都能够独立部署、扩展和替换。

Java的微服务框架基于Java基础的许多知识点,其中最重要的是以下几个方面:
•Java语言:作为开发微服务的主要语言,Java提供了丰富的类库和功能,使得微服务的开发变得简单且高效。

•Spring框架:Spring是Java生态系统中最受欢迎的开发框架之一,它提供了多种组件和工具,用于构建、配置和管理微服务。

•RESTful API:在微服务架构中,服务之间通过API进行通信。

Java的微服务框架通常使用RESTful风格的API来实现服务之间的交互。

•容器化技术:为了实现微服务的部署和管理,Java的微服务框架通常与容器化技术(如Docker)结合使用,以实现快速部署和横向扩展。

•服务注册与发现:微服务架构中,服务需要能够自动注册和发现其他服务。

Java的微服务框架通常使用服务注册与发现组件(如Consul、Eureka
等)来管理服务之间的依赖关系。

以上只是Java微服务框架所基于的一些知识点,实际上还涉及到很多其他方面,如服务网关、负载均衡、容错处理等等。

了解和掌握这些知识点,可以帮助开发者更好地构建可靠、可扩展的Java微服务应用。

实现微服务的Spring Boot框架

实现微服务的Spring Boot框架

实现微服务的Spring Boot框架随着互联网的日益发展,传统的单体构架不再满足当前大数据时代下,海量用户和高并发的需求。

因此,微服务架构应运而生,成为目前互联网开发的趋势和方向。

微服务架构是指将一个大型的系统拆解成由若干个小的、独立的、可独立部署的服务应用来实现,各自服务应用之间通过 HTTP 协议进行上下文集成。

每一个服务应用都是相对独立的,可采用不同的编程语言和数据存储方式,服务应用具有高内聚低耦合的特点。

微服务架构适用于企业级系统的开发和部署,能够更加快速地进行应用维护、扩展和部署。

Spring Boot框架是目前最流行的微服务框架之一,Spring Boot框架是由 Pivotal 团队开发的快速应用框架,基于 Spring 框架,Spring Boot 围绕着约定优于配置的原则来开发 Web 应用,极大地简化了 Spring 通用框架的繁琐配置。

Spring Boot框架的主要特点:1. 约定大于配置: Spring Boot 高度封装了常见的配置,底层采用约定大于配置的设计理念,用户只需要按照规范写好代码即可自动生成配置文件。

2. 快速开发:实现了快速开发,可以快速构建 Web 服务和微服务开发。

Spring Boot 默认集成了多种技术,包括视图显示、数据处理、数据库连接等。

3. 易于扩展: Spring Boot 提供了可插拔的机制,以便用户可以方便地集成外部服务和框架。

4. Spring 生态系统:Spring Boot 是 Spring 框架的增强版,可以很好地与 Spring 框架和 Spring Cloud 等生态系统进行协同工作,方便用户进行微服务开发和集成。

然而,在实际的微服务开发中,Spring Boot 框架也存在一些缺点。

1. 与生态系统环境耦合度高: Spring Boot 框架采用自身固定的配置,同时会自动依赖许多外部组件,导致集成和部署难度较高。

2. 运维成本高:由于 Spring Boot 存在很多自身繁杂的配置以及依赖问题,导致开发团队需要掌握更多的知识技能。

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实施微服务,我们需要哪些基础框架?微服务(MicroServices)架构是当前互联网业界的一个技术热点,圈里有不少同行朋友当前有计划在各自公司开展微服务化体系建设,他们都有相同的疑问:一个微服务架构有哪些技术关注点(technical concerns)?需要哪些基础框架或组件来支持微服务架构?这些框架或组件该如何选型?笔者之前在两家大型互联网公司参与和主导过大型服务化体系和框架建设,同时在这块也投入了很多时间去学习和研究,有一些经验和学习心得,可以和大家一起分享。

服务注册、发现、负载均衡和健康检查和单块(Monolithic)架构不同,微服务架构是由一系列职责单一的细粒度服务构成的分布式网状结构,服务之间通过轻量机制进行通信,这时候必然引入一个服务注册发现问题,也就是说服务提供方要注册通告服务地址,服务的调用方要能发现目标服务,同时服务提供方一般以集群方式提供服务,也就引入了负载均衡和健康检查问题。

根据负载均衡LB所在位置的不同,目前主要的服务注册、发现和负载均衡方案有三种:第一种是集中式LB方案,如下图Fig 1,在服务消费者和服务提供者之间有一个独立的LB,LB通常是专门的硬件设备如F5,或者基于软件如LVS,HAproxy等实现。

LB上有所有服务的地址映射表,通常由运维配置注册,当服务消费方调用某个目标服务时,它向LB发起请求,由LB以某种策略(比如Round-Robin)做负载均衡后将请求转发到目标服务。

LB 一般具备健康检查能力,能自动摘除不健康的服务实例。

服务消费方如何发现LB呢?通常的做法是通过DNS,运维人员为服务配置一个DNS域名,这个域名指向LB。

Fig 1, 集中式LB方案集中式LB方案实现简单,在LB上也容易做集中式的访问控制,这一方案目前还是业界主流。

集中式LB的主要问题是单点问题,所有服务调用流量都经过LB,当服务数量和调用量大的时候,LB容易成为瓶颈,且一旦LB发生故障对整个系统的影响是灾难性的。

另外,LB 在服务消费方和服务提供方之间增加了一跳(hop),有一定性能开销。

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万人在线直播教室如何搭建?公司高速发展,研发团队如何调优支付宝红包瞬时支付量挑战双十一零点峰值!相关赞助商全球架构师峰会,12月18-19日,北京·国际会议中心,精彩内容邀您参与!第二种是进程内LB方案,针对集中式LB的不足,进程内LB方案将LB的功能以库的形式集成到服务消费方进程里头,该方案也被称为软负载(Soft Load Balancing)或者客户端负载方案,下图Fig 2展示了这种方案的工作原理。

这一方案需要一个服务注册表(Service Registry)配合支持服务自注册和自发现,服务提供方启动时,首先将服务地址注册到服务注册表(同时定期报心跳到服务注册表以表明服务的存活状态,相当于健康检查),服务消费方要访问某个服务时,它通过内置的LB组件向服务注册表查询(同时缓存并定期刷新)目标服务地址列表,然后以某种负载均衡策略选择一个目标服务地址,最后向目标服务发起请求。

这一方案对服务注册表的可用性(Availability)要求很高,一般采用能满足高可用分布式一致的组件(例如Zookeeper, Consul, Etcd等)来实现。

Fig 2, 进程内LB方案进程内LB方案是一种分布式方案,LB和服务发现能力被分散到每一个服务消费者的进程内部,同时服务消费方和服务提供方之间是直接调用,没有额外开销,性能比较好。

但是,该方案以客户库(Client Library)的方式集成到服务调用方进程里头,如果企业内有多种不同的语言栈,就要配合开发多种不同的客户端,有一定的研发和维护成本。

另外,一旦客户端跟随服务调用方发布到生产环境中,后续如果要对客户库进行升级,势必要求服务调用方修改代码并重新发布,所以该方案的升级推广有不小的阻力。

进程内LB的案例是Netflix的开源服务框架,对应的组件分别是:Eureka服务注册表,Karyon服务端框架支持服务自注册和健康检查,Ribbon客户端框架支持服务自发现和软路由。

另外,阿里开源的服务框架Dubbo也是采用类似机制。

第三种是主机独立LB进程方案,该方案是针对第二种方案的不足而提出的一种折中方案,原理和第二种方案基本类似,不同之处是,他将LB和服务发现功能从进程内移出来,变成主机上的一个独立进程,主机上的一个或者多个服务要访问目标服务时,他们都通过同一主机上的独立LB进程做服务发现和负载均衡,见下图Fig 3。

Fig 3 主机独立LB进程方案该方案也是一种分布式方案,没有单点问题,一个LB进程挂了只影响该主机上的服务调用方,服务调用方和LB之间是进程内调用,性能好,同时,该方案还简化了服务调用方,不需要为不同语言开发客户库,LB的升级不需要服务调用方改代码。

该方案的不足是部署较复杂,环节多,出错调试排查问题不方便。

该方案的典型案例是Airbnb的SmartStack服务发现框架,对应组件分别是:Zookeeper 作为服务注册表,Nerve独立进程负责服务注册和健康检查,Synapse/HAproxy独立进程负责服务发现和负载均衡。

Google最新推出的基于容器的PaaS平台Kubernetes,其内部服务发现采用类似的机制。

服务前端路由微服务除了内部相互之间调用和通信之外,最终要以某种方式暴露出去,才能让外界系统(例如客户的浏览器、移动设备等等)访问到,这就涉及服务的前端路由,对应的组件是服务网关(Service Gateway),见图Fig 4,网关是连接企业内部和外部系统的一道门,有如下关键作用:1.服务反向路由,网关要负责将外部请求反向路由到内部具体的微服务,这样虽然企业内部是复杂的分布式微服务结构,但是外部系统从网关上看到的就像是一个统一的完整服务,网关屏蔽了后台服务的复杂性,同时也屏蔽了后台服务的升级和变化。

2.安全认证和防爬虫,所有外部请求必须经过网关,网关可以集中对访问进行安全控制,比如用户认证和授权,同时还可以分析访问模式实现防爬虫功能,网关是连接企业内外系统的安全之门。

3.限流和容错,在流量高峰期,网关可以限制流量,保护后台系统不被大流量冲垮,在内部系统出现故障时,网关可以集中做容错,保持外部良好的用户体验。

4.监控,网关可以集中监控访问量,调用延迟,错误计数和访问模式,为后端的性能优化或者扩容提供数据支持。

5.日志,网关可以收集所有的访问日志,进入后台系统做进一步分析。

Fig 4, 服务网关除以上基本能力外,网关还可以实现线上引流,线上压测,线上调试(Surgical debugging),金丝雀测试(Canary Testing),数据中心双活(Active-Active HA)等高级功能。

网关通常工作在7层,有一定的计算逻辑,一般以集群方式部署,前置LB进行负载均衡。

开源的网关组件有Netflix的Zuul,特点是动态可热部署的过滤器(filter)机制,其它如HAproxy,Nginx等都可以扩展作为网关使用。

在介绍过服务注册表和网关等组件之后,我们可以通过一个简化的微服务架构图(Fig 5)来更加直观地展示整个微服务体系内的服务注册发现和路由机制,该图假定采用进程内LB服务发现和负载均衡机制。

在下图Fig 5的微服务架构中,服务简化为两层,后端通用服务(也称中间层服务Middle Tier Service)和前端服务(也称边缘服务Edge Service,前端服务的作用是对后端服务做必要的聚合和裁剪后暴露给外部不同的设备,如PC,Pad或者Phone)。

后端服务启动时会将地址信息注册到服务注册表,前端服务通过查询服务注册表就可以发现然后调用后端服务;前端服务启动时也会将地址信息注册到服务注册表,这样网关通过查询服务注册表就可以将请求路由到目标前端服务,这样整个微服务体系的服务自注册自发现和软路由就通过服务注册表和网关串联起来了。

如果以面向对象设计模式的视角来看,网关类似Proxy代理或者Façade门面模式,而服务注册表和服务自注册自发现类似IoC依赖注入模式,微服务可以理解为基于网关代理和注册表IoC构建的分布式系统。

Fig 5, 简化的微服务架构图服务容错当企业微服务化以后,服务之间会有错综复杂的依赖关系,例如,一个前端请求一般会依赖于多个后端服务,技术上称为1 -> N扇出(见图Fig 6)。

在实际生产环境中,服务往往不是百分百可靠,服务可能会出错或者产生延迟,如果一个应用不能对其依赖的故障进行容错和隔离,那么该应用本身就处在被拖垮的风险中。

在一个高流量的网站中,某个单一后端一旦发生延迟,可能在数秒内导致所有应用资源(线程,队列等)被耗尽,造成所谓的雪崩效应(Cascading Failure,见图Fig 7),严重时可致整个网站瘫痪。

Fig 6, 服务依赖Fig 7, 高峰期单个服务延迟致雪崩效应经过多年的探索和实践,业界在分布式服务容错一块探索出了一套有效的容错模式和最佳实践,主要包括:1.电路熔断器模式(Circuit Breaker Patten), 该模式的原理类似于家里的电路熔断器,如果家里的电路发生短路,熔断器能够主动熔断电路,以避免灾难性损失。

在分布式系统中应用电路熔断器模式后,当目标服务慢或者大量超时,调用方能够主动熔断,以防止服务被进一步拖垮;如果情况又好转了,电路又能自动恢复,这就是所谓的弹性容错,系统有自恢复能力。

下图Fig 8是一个典型的具备弹性恢复能力的电路保护器状态图,正常状态下,电路处于关闭状态(Closed),如果调用持续出错或者超时,电路被打开进入熔断状态(Open),后续一段时间内的所有调用都会被拒绝(Fail Fast),一段时间以后,保护器会尝试进入半熔断状态(Half-Open),允许少量请求进来尝试,如果调用仍然失败,则回到熔断状态,如果调用成功,则回到电路闭合状态。

Fig 8, 弹性电路保护状态图2.舱壁隔离模式(Bulkhead Isolation Pattern),顾名思义,该模式像舱壁一样对资源或失败单元进行隔离,如果一个船舱破了进水,只损失一个船舱,其它船舱可以不受影响。

线程隔离(Thread Isolation)就是舱壁隔离模式的一个例子,假定一个应用程序A调用了Svc1/Svc2/Svc3三个服务,且部署A的容器一共有120个工作线程,采用线程隔离机制,可以给对Svc1/Svc2/Svc3的调用各分配40个线程,当Svc2慢了,给Svc2分配的40个线程因慢而阻塞并最终耗尽,线程隔离可以保证给Svc1/Svc3分配的80个线程可以不受影响,如果没有这种隔离机制,当Svc2慢的时候,120个工作线程会很快全部被对Svc2的调用吃光,整个应用程序会全部慢下来。

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