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近來，幾乎人人都在談?wù)撐⒎?wù)。微服務(wù)之所以火熱也是因?yàn)橄鄬?duì)之前的應(yīng)用開發(fā)方式有很多優(yōu)點(diǎn)，如更靈活、更能適應(yīng)現(xiàn)在需求快速變更的大環(huán)境等。本文將介紹微服務(wù)架構(gòu)設(shè)計(jì)中的一些要點(diǎn)。
創(chuàng)新互聯(lián)公司2013年成立，先為烏拉特后等服務(wù)建站，烏拉特后等地企業(yè)，進(jìn)行企業(yè)商務(wù)咨詢服務(wù)。為烏拉特后企業(yè)網(wǎng)站制作PC+手機(jī)+微官網(wǎng)三網(wǎng)同步一站式服務(wù)解決您的所有建站問題。
微服務(wù)架構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)有哪些要點(diǎn)呢？先看下圖是 Spring Cloud 的整個(gè)生態(tài)。
下圖是***實(shí)現(xiàn)微服務(wù)的十二原則：
接下來，細(xì)說微服務(wù)架構(gòu)設(shè)計(jì)中不得不知的十大要點(diǎn)。
負(fù)載均衡 + API 網(wǎng)關(guān)
在實(shí)施微服務(wù)的過程中，不免要面臨服務(wù)的聚合與拆分。
當(dāng)后端服務(wù)的拆分相對(duì)比較頻繁的時(shí)候，作為手機(jī) App 來講，往往需要一個(gè)統(tǒng)一的入口，將不同的請(qǐng)求路由到不同的服務(wù)，無論后面如何拆分與聚合，對(duì)于手機(jī)端來講都是透明的。
有了 API 網(wǎng)關(guān)以后，簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)聚合可以在網(wǎng)關(guān)層完成，這樣就不用在手機(jī) App 端完成，從而手機(jī) App 耗電量較小，用戶體驗(yàn)較好。
有了統(tǒng)一的 API 網(wǎng)關(guān)，還可以進(jìn)行統(tǒng)一的認(rèn)證和鑒權(quán)，盡管服務(wù)之間的相互調(diào)用比較復(fù)雜，接口也會(huì)比較多。
API 網(wǎng)關(guān)往往只暴露必須的對(duì)外接口，并且對(duì)接口進(jìn)行統(tǒng)一的認(rèn)證和鑒權(quán)，使得內(nèi)部的服務(wù)相互訪問的時(shí)候，不用再進(jìn)行認(rèn)證和鑒權(quán)，效率會(huì)比較高。
有了統(tǒng)一的 API 網(wǎng)關(guān)，可以在這一層設(shè)定一定的策略，進(jìn)行 A/B 測(cè)試，藍(lán)綠發(fā)布，預(yù)發(fā)環(huán)境導(dǎo)流等等。
API 網(wǎng)關(guān)往往是無狀態(tài)的，可以橫向擴(kuò)展，從而不會(huì)成為性能瓶頸。
無狀態(tài)化與獨(dú)立有狀態(tài)集群
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影響應(yīng)用遷移和橫向擴(kuò)展的重要因素就是應(yīng)用的狀態(tài)。無狀態(tài)服務(wù)，是要把這個(gè)狀態(tài)往外移，將 Session 數(shù)據(jù)，文件數(shù)據(jù)，結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)保存在后端統(tǒng)一的存儲(chǔ)中，從而應(yīng)用僅僅包含商務(wù)邏輯。
狀態(tài)是不可避免的，例如 ZooKeeper，DB，Cache 等，把這些所有有狀態(tài)的東西收斂在一個(gè)非常集中的集群里面。
整個(gè)業(yè)務(wù)就分兩部分，一個(gè)是無狀態(tài)的部分，一個(gè)是有狀態(tài)的部分。
無狀態(tài)的部分能實(shí)現(xiàn)兩點(diǎn)：
- 跨機(jī)房隨意地部署，也即遷移性。
- 彈性伸縮，很容易地進(jìn)行擴(kuò)容。
有狀態(tài)的部分，如 ZooKeeper，DB，Cache 有自己的高可用機(jī)制，要利用到它們自己高可用的機(jī)制來實(shí)現(xiàn)這個(gè)狀態(tài)的集群。
雖說無狀態(tài)化，但是當(dāng)前處理的數(shù)據(jù)，還是會(huì)在內(nèi)存里面的，當(dāng)前的進(jìn)程掛掉數(shù)據(jù)，肯定也是有一部分丟失的。
為了實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，服務(wù)要有重試的機(jī)制，接口要有冪等的機(jī)制，通過服務(wù)發(fā)現(xiàn)機(jī)制，重新調(diào)用一次后端服務(wù)的另一個(gè)實(shí)例就可以了。
數(shù)據(jù)庫的橫向擴(kuò)展
數(shù)據(jù)庫是保存狀態(tài)，是最重要的也是最容易出現(xiàn)瓶頸的。有了分布式數(shù)據(jù)庫可以使數(shù)據(jù)庫的性能隨著節(jié)點(diǎn)增加線性地增加。
分布式數(shù)據(jù)庫最最下面是 RDS，是主備的，通過 MySQL 的內(nèi)核開發(fā)能力，我們能夠?qū)崿F(xiàn)主備切換數(shù)據(jù)零丟失。
所以數(shù)據(jù)落在這個(gè) RDS 里面，是非常放心的，哪怕是掛了一個(gè)節(jié)點(diǎn)，切換完了以后，你的數(shù)據(jù)也是不會(huì)丟的。
再往上就是橫向怎么承載大的吞吐量的問題，上面有一個(gè)負(fù)載均衡 NLB，用 LVS，HAProxy，Keepalived，下面接了一層 Query Server。
Query Server 是可以根據(jù)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行橫向擴(kuò)展的，如果出現(xiàn)了故障，可以隨時(shí)進(jìn)行替換的修復(fù)，對(duì)于業(yè)務(wù)層是沒有任何感知的。
另外一個(gè)就是雙機(jī)房的部署，DDB 開發(fā)了一個(gè)數(shù)據(jù)運(yùn)河 NDC 的組件，可以使得不同的 DDB 之間在不同的機(jī)房里面進(jìn)行同步。
這時(shí)候不但在一個(gè)數(shù)據(jù)中心里面是分布式的，在多個(gè)數(shù)據(jù)中心里面也會(huì)有一個(gè)類似雙活的一個(gè)備份，高可用性有非常好的保證。
緩存
在高并發(fā)場(chǎng)景下緩存是非常重要的。要有層次的緩存，使得數(shù)據(jù)盡量靠近用戶。數(shù)據(jù)越靠近用戶能承載的并發(fā)量也越大，響應(yīng)時(shí)間越短。
在手機(jī)客戶端 App 上就應(yīng)該有一層緩存，不是所有的數(shù)據(jù)都每時(shí)每刻從后端拿，而是只拿重要的，關(guān)鍵的，時(shí)常變化的數(shù)據(jù)。
尤其對(duì)于靜態(tài)數(shù)據(jù)，可以過一段時(shí)間去取一次，而且也沒必要到數(shù)據(jù)中心去取，可以通過 CDN，將數(shù)據(jù)緩存在距離客戶端最近的節(jié)點(diǎn)上，進(jìn)行就近下載。
有時(shí)候 CDN 里面沒有，還是要回到數(shù)據(jù)中心去下載，稱為回源，在數(shù)據(jù)中心的最外層，我們稱為接入層，可以設(shè)置一層緩存，將大部分的請(qǐng)求攔截，從而不會(huì)對(duì)后臺(tái)的數(shù)據(jù)庫造成壓力。
如果是動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)，還是需要訪問應(yīng)用，通過應(yīng)用中的商務(wù)邏輯生成，或者去數(shù)據(jù)庫讀取，為了減輕數(shù)據(jù)庫的壓力，應(yīng)用可以使用本地的緩存，也可以使用分布式緩存。
如 Memcached 或者 Redis，使得大部分請(qǐng)求讀取緩存即可，不必訪問數(shù)據(jù)庫。
當(dāng)然動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)還可以做一定的靜態(tài)化，也即降級(jí)成靜態(tài)數(shù)據(jù)，從而減少后端的壓力。
服務(wù)拆分與服務(wù)發(fā)現(xiàn)
當(dāng)系統(tǒng)扛不住，應(yīng)用變化快的時(shí)候，往往要考慮將比較大的服務(wù)拆分為一系列小的服務(wù)。
這樣***個(gè)好處就是開發(fā)比較獨(dú)立，當(dāng)非常多的人在維護(hù)同一個(gè)代碼倉庫的時(shí)候，往往對(duì)代碼的修改就會(huì)相互影響。
常常會(huì)出現(xiàn)我沒改什么測(cè)試就不通過了，而且代碼提交的時(shí)候，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)沖突，需要進(jìn)行代碼合并，大大降低了開發(fā)的效率。
另一個(gè)好處就是上線獨(dú)立，物流模塊對(duì)接了一家新的快遞公司，需要連同下單一起上線，這是非常不合理的行為。
我沒改還要我重啟，我沒改還讓我發(fā)布，我沒改還要我開會(huì)，都是應(yīng)該拆分的時(shí)機(jī)。
再就是高并發(fā)時(shí)段的擴(kuò)容，往往只有最關(guān)鍵的下單和支付流程是核心，只要將關(guān)鍵的交易鏈路進(jìn)行擴(kuò)容即可，如果這時(shí)候附帶很多其他的服務(wù)，擴(kuò)容既是不經(jīng)濟(jì)的，也是很有風(fēng)險(xiǎn)的。
另外的容災(zāi)和降級(jí)，在大促的時(shí)候，可能需要犧牲一部分的邊角功能，但是如果所有的代碼耦合在一起，很難將邊角的部分功能進(jìn)行降級(jí)。
當(dāng)然拆分完畢以后，應(yīng)用之間的關(guān)系就更加復(fù)雜了，因而需要服務(wù)發(fā)現(xiàn)的機(jī)制，來管理應(yīng)用相互的關(guān)系，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)的修復(fù)，自動(dòng)的關(guān)聯(lián)，自動(dòng)的負(fù)載均衡，自動(dòng)的容錯(cuò)切換。
服務(wù)編排與彈性伸縮
當(dāng)服務(wù)拆分了，進(jìn)程就會(huì)非常的多，因而需要服務(wù)編排來管理服務(wù)之間的依賴關(guān)系，以及將服務(wù)的部署代碼化，也就是我們常說的基礎(chǔ)設(shè)施即代碼。
這樣對(duì)于服務(wù)的發(fā)布，更新，回滾，擴(kuò)容，縮容，都可以通過修改編排文件來實(shí)現(xiàn)，從而增加了可追溯性，易管理性，和自動(dòng)化的能力。
既然編排文件也可以用代碼倉庫進(jìn)行管理，就可以實(shí)現(xiàn)一百個(gè)服務(wù)中，更新其中五個(gè)服務(wù)，只要修改編排文件中的五個(gè)服務(wù)的配置就可以。
當(dāng)編排文件提交的時(shí)候，代碼倉庫自動(dòng)觸發(fā)自動(dòng)部署升級(jí)腳本，從而更新線上的環(huán)境。
當(dāng)發(fā)現(xiàn)新的環(huán)境有問題時(shí)，當(dāng)然希望將這五個(gè)服務(wù)原子性地回滾，如果沒有編排文件，需要人工記錄這次升級(jí)了哪五個(gè)服務(wù)。
有了編排文件，只要在代碼倉庫里面 Revert，就回滾到上一個(gè)版本了。所有的操作在代碼倉庫里都是可以看到的。
統(tǒng)一配置中心
服務(wù)拆分以后，服務(wù)的數(shù)量非常多，如果所有的配置都以配置文件的方式放在應(yīng)用本地的話，非常難以管理。
可以想象當(dāng)有幾百上千個(gè)進(jìn)程中有一個(gè)配置出現(xiàn)了問題，是很難將它找出來的，因而需要有統(tǒng)一的配置中心，來管理所有的配置，進(jìn)行統(tǒng)一的配置下發(fā)。
在微服務(wù)中，配置往往分為以下幾類：
- 一類是幾乎不變的配置，這種配置可以直接打在容器鏡像里面。
- 第二類是啟動(dòng)時(shí)就會(huì)確定的配置，這種配置往往通過環(huán)境變量，在容器啟動(dòng)的時(shí)候傳進(jìn)去。
- 第三類就是統(tǒng)一的配置，需要通過配置中心進(jìn)行下發(fā)。例如在大促的情況下，有些功能需要降級(jí)，哪些功能可以降級(jí)，哪些功能不能降級(jí)，都可以在配置文件中統(tǒng)一配置。
統(tǒng)一日志中心
同樣是進(jìn)程數(shù)目非常多的時(shí)候，很難對(duì)成千上百個(gè)容器，一個(gè)一個(gè)登錄進(jìn)去查看日志，所以需要統(tǒng)一的日志中心來收集日志。
為了使收集到的日志容易分析，對(duì)于日志的規(guī)范，需要有一定的要求，當(dāng)所有的服務(wù)都遵守統(tǒng)一的日志規(guī)范的時(shí)候，在日志中心就可以對(duì)一個(gè)交易流程進(jìn)行統(tǒng)一的追溯。
例如在***的日志搜索引擎中，搜索交易號(hào)，就能夠看到在哪個(gè)過程出現(xiàn)了錯(cuò)誤或者異常。
熔斷，限流，降級(jí)
服務(wù)要有熔斷，限流，降級(jí)的能力，當(dāng)一個(gè)服務(wù)調(diào)用另一個(gè)服務(wù)，出現(xiàn)超時(shí)的時(shí)候，應(yīng)及時(shí)返回，而非阻塞在那個(gè)地方，從而影響其他用戶的交易，可以返回默認(rèn)的托底數(shù)據(jù)。
當(dāng)一個(gè)服務(wù)發(fā)現(xiàn)被調(diào)用的服務(wù)，因?yàn)檫^于繁忙，線程池滿，連接池滿，或者總是出錯(cuò)，則應(yīng)該及時(shí)熔斷，防止因?yàn)橄乱粋€(gè)服務(wù)的錯(cuò)誤或繁忙，導(dǎo)致本服務(wù)的不正常，從而逐漸往前傳導(dǎo)，導(dǎo)致整個(gè)應(yīng)用的雪崩。
當(dāng)發(fā)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的確負(fù)載過高的時(shí)候，可以選擇降級(jí)某些功能或某些調(diào)用，保證最重要的交易流程的通過，以及最重要的資源全部用于保證最核心的流程。
還有一種手段就是限流，當(dāng)既設(shè)置了熔斷策略，又設(shè)置了降級(jí)策略，通過全鏈路的壓力測(cè)試，應(yīng)該能夠知道整個(gè)系統(tǒng)的支撐能力。
因而就需要制定限流策略，保證系統(tǒng)在測(cè)試過的支撐能力范圍內(nèi)進(jìn)行服務(wù)，超出支撐能力范圍的，可拒絕服務(wù)。
當(dāng)你下單的時(shí)候，系統(tǒng)彈出對(duì)話框說 “系統(tǒng)忙，請(qǐng)重試”，并不代表系統(tǒng)掛了，而是說明系統(tǒng)是正常工作的，只不過限流策略起到了作用。
全方位的監(jiān)控
當(dāng)系統(tǒng)非常復(fù)雜的時(shí)候，要有統(tǒng)一的監(jiān)控，主要有兩個(gè)方面，一個(gè)是是否健康，一個(gè)是性能瓶頸在哪里。
當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)異常的時(shí)候，監(jiān)控系統(tǒng)可以配合告警系統(tǒng)，及時(shí)地發(fā)現(xiàn)，通知，干預(yù)，從而保障系統(tǒng)的順利運(yùn)行。
當(dāng)壓力測(cè)試的時(shí)候，往往會(huì)遭遇瓶頸，也需要有全方位的監(jiān)控來找出瓶頸點(diǎn)，同時(shí)能夠保留現(xiàn)場(chǎng)，從而可以追溯和分析，進(jìn)行全方位的優(yōu)化。
作者：劉超
簡(jiǎn)介：畢業(yè)于上海交通大學(xué)，15 年云計(jì)算領(lǐng)域研發(fā)及架構(gòu)經(jīng)驗(yàn)，先后在 EMC，CCTV 證券資訊頻道，HP，華為，網(wǎng)易從事云計(jì)算和大數(shù)據(jù)架構(gòu)工作。
新聞名稱：你必須了解的微服務(wù)架構(gòu)設(shè)計(jì)的10個(gè)要點(diǎn)！
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