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一、背景
軟件架構(gòu)，總是在不斷的演進(jìn)中...
創(chuàng)新互聯(lián)公司專注于金水企業(yè)網(wǎng)站建設(shè),自適應(yīng)網(wǎng)站建設(shè),商城開發(fā)。金水網(wǎng)站建設(shè)公司,為金水等地區(qū)提供建站服務(wù)。全流程按需制作網(wǎng)站，專業(yè)設(shè)計(jì)，全程項(xiàng)目跟蹤，創(chuàng)新互聯(lián)公司專業(yè)和態(tài)度為您提供的服務(wù)把時(shí)間退回到二十年之前，當(dāng)時(shí)企業(yè)級領(lǐng)域研發(fā)主要推崇的還是C/S模式，PB、Delphi這樣的開發(fā)軟件是企業(yè)應(yīng)用開發(fā)的主流。隨著時(shí)間的推移，基于瀏覽器的B/S架構(gòu)開始漸漸流行了起來。初期，Web開發(fā)ASP還占據(jù)了不少優(yōu)勢，但JSP的預(yù)編譯模式讓性能有了很大提升，隨后基于JAVA語言的J2EE架構(gòu)變得越來越流行。
早期軟件架構(gòu)基本都是單體架構(gòu)，系統(tǒng)之間往往不需要進(jìn)行交互，這也導(dǎo)致數(shù)據(jù)孤島和ETL工具的發(fā)展。隨著企業(yè)應(yīng)用越來越多，相互的關(guān)系也越來密切，應(yīng)用之間也迫切需要進(jìn)行實(shí)時(shí)交互訪問，隨后基于XML的異構(gòu)系統(tǒng)集成和數(shù)據(jù)交互技術(shù)開始被很多公司采用，SOA的概念被提了出來，web service逐漸流行。
互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，很多公司為了適應(yīng)更加靈活的業(yè)務(wù)需求，基于HTTP協(xié)議和Restful的架構(gòu)風(fēng)格及簡潔和結(jié)構(gòu)清晰的JSON語言成為企業(yè)開發(fā)的最佳實(shí)踐，在SOA架構(gòu)中，企業(yè)服務(wù)總線技術(shù)ESB所暴露的集中式架構(gòu)的劣勢讓開發(fā)者明白基于注冊和發(fā)現(xiàn)的分布式架構(gòu)才是解決問題的關(guān)鍵辦法。由此，微服務(wù)架構(gòu)開始盛行。
在《微服務(wù)設(shè)計(jì)》中如何界定一個(gè)微服務(wù)，就是使用松耦合&高內(nèi)聚原則，把因相同因素變化的事情聚集在一起，把因不同因素變化的事情區(qū)隔開來。
二、微服務(wù)架構(gòu)特性
微服務(wù)，其實(shí)是一種架構(gòu)風(fēng)格...
2.1 異構(gòu)
服務(wù)不同最適合的技術(shù)方案不同，微服務(wù)可以幫助我們輕松采用不同的技術(shù)，并且理解這些新技術(shù)的好處。嘗試新技術(shù)通常伴隨著風(fēng)險(xiǎn)，但對于微服務(wù)系統(tǒng)而言，總會存在一些地方讓你可以選擇一個(gè)風(fēng)險(xiǎn)最小的服務(wù)采用新技術(shù)，并降低風(fēng)險(xiǎn)。
2.2 隔離
微服務(wù)架構(gòu)將系統(tǒng)分解為獨(dú)立運(yùn)行單元，給系統(tǒng)帶來更好的隔離性，獨(dú)立的微服務(wù)在發(fā)生異常時(shí)更容易定位和隔離問題，隔離性也是服務(wù)擴(kuò)展性的基礎(chǔ)。
2.3 擴(kuò)展
龐大的單體服務(wù)只能作為一個(gè)整體進(jìn)行擴(kuò)展，即使系統(tǒng)中只有一小部分模塊存在性能問題，也需要對整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行擴(kuò)展。而微服務(wù)架構(gòu)可以根據(jù)性能需要對不同的模塊進(jìn)行水平擴(kuò)展，微服務(wù)的彈性也可以很好地處理服務(wù)不可用和功能降級問題。
2.4 部署簡單
在微服務(wù)架構(gòu)中，各個(gè)服務(wù)的部署是獨(dú)立的，這樣就可以更快地對特定部分的代碼進(jìn)行部署。服務(wù)出現(xiàn)問題也更容易快速回滾，同時(shí)敏捷的交付和部署帶來了更好的業(yè)務(wù)需求響應(yīng)體驗(yàn)。
2.5 靈活
在微服務(wù)架構(gòu)中，系統(tǒng)會開放很多接口供外部使用，當(dāng)情況發(fā)生改變時(shí)，可以使用不同的方式構(gòu)建應(yīng)用。而整體化的應(yīng)用程序只能提供一個(gè)非常粗粒度的接口供外部使用。把單體應(yīng)用分解成多個(gè)微服務(wù)，可以達(dá)到可復(fù)用、可組合的目的。
三、微服務(wù)與網(wǎng)關(guān)技術(shù)
下圖是一個(gè)典型的微服務(wù)架構(gòu)，僅供參考。
3.1 什么是微服務(wù)網(wǎng)關(guān)
微服務(wù)網(wǎng)關(guān)是微服務(wù)架構(gòu)中的一個(gè)關(guān)鍵的角色，用來保護(hù)、增強(qiáng)和控制對于微服務(wù)的訪問，微服務(wù)網(wǎng)關(guān)是一個(gè)處于應(yīng)用程序或服務(wù)之前的系統(tǒng)，用來管理授權(quán)、訪問控制和流量限制等，這樣微服務(wù)就會被微服務(wù)網(wǎng)關(guān)保護(hù)起來，對所有的調(diào)用者透明。因此，隱藏在微服務(wù)網(wǎng)關(guān)后面的業(yè)務(wù)系統(tǒng)就可以更加專注于業(yè)務(wù)本身。
3.2 微服務(wù)網(wǎng)關(guān)的分類
常見的微服務(wù)網(wǎng)關(guān)根據(jù)使用特性大致被分成流量網(wǎng)關(guān)和業(yè)務(wù)網(wǎng)關(guān)。兩種網(wǎng)關(guān)分別有不同關(guān)注點(diǎn)，下圖總結(jié)了兩種網(wǎng)關(guān)類型特性：
3.3 微服務(wù)網(wǎng)關(guān)的作用
微服務(wù)網(wǎng)關(guān)作為連接服務(wù)的消費(fèi)方和服務(wù)提供方的中間件系統(tǒng)，將各自的業(yè)務(wù)系統(tǒng)的演進(jìn)和發(fā)展做了天然的隔離，使業(yè)務(wù)系統(tǒng)更加專注于業(yè)務(wù)服務(wù)本身，同時(shí)微服務(wù)網(wǎng)關(guān)還可以為服務(wù)提供和沉淀更多附加功能，微服務(wù)網(wǎng)關(guān)主要作用如下：
四、SIA-GateWay
SIA-GATEWAY是基于SpringCloud微服務(wù)生態(tài)體系下開發(fā)的一個(gè)分布式微服務(wù)網(wǎng)關(guān)系統(tǒng)。具備簡單易用、可視化、高可擴(kuò)展、高可用性等特征，提供云原生、完整及成熟的接入服務(wù)解決方案。
4.1 關(guān)鍵特性
- 簡單易用, 支持基于Docker容器的快速部署及交付。
- 兼容性良好, 兼容SpringBoot微服務(wù)及傳統(tǒng)HTTP-URL的負(fù)載均衡及路由服務(wù)。
- 高可擴(kuò)展性, 支持基于Java語言的第三方插件擴(kuò)展特性及動(dòng)態(tài)加載機(jī)制。
- 支持多租戶，多用戶角色下的網(wǎng)關(guān)拆分管理。
- 可視化管理，提供實(shí)時(shí)路由拓?fù)?、網(wǎng)關(guān)集群拓?fù)湔故竟δ堋?/li>
- 服務(wù)治理，支持網(wǎng)關(guān)集群Dashboard、實(shí)時(shí)日志、歷史日志查詢、熔斷管理、預(yù)警管理等功能。
- 多注冊中心支持，提供分布式網(wǎng)關(guān)集群下對多注冊中心集群的切換管理功能。
- 動(dòng)態(tài)路由組件綁定機(jī)制，提供包括URL統(tǒng)計(jì)、日志、灰度發(fā)布、限流、安全等公共服務(wù)組件。
下圖是SIA-GATEWAY的整體架構(gòu)圖，架構(gòu)由CORE和 Admin Cluster組成，其中：
- CORE承載網(wǎng)關(guān)HTTP請求的主要服務(wù)節(jié)點(diǎn)，CORE節(jié)點(diǎn)可以根據(jù)所屬的網(wǎng)關(guān)組信息自動(dòng)注冊到Admin管理端。
- Admin是網(wǎng)關(guān)集群的管理后臺，由Admin、Service、Stream、Monitor等服務(wù)組成。
網(wǎng)關(guān)的整體部署架構(gòu)如下圖所示：
4.2 面向業(yè)務(wù)系統(tǒng)的微服務(wù)網(wǎng)關(guān)
微服務(wù)網(wǎng)關(guān)系統(tǒng)是一個(gè)處于應(yīng)用程序或服務(wù)（提供REST API接口服務(wù)）之前的中間件系統(tǒng)， SIA-GateWay在建設(shè)初期做技術(shù)選型時(shí)就充分考慮到所使用的技術(shù)方案應(yīng)該兼容后端代理業(yè)務(wù)系統(tǒng)所使用的技術(shù)棧和技術(shù)體系，因此我們使用了Netflix的ZUUL作為網(wǎng)關(guān)系統(tǒng)技術(shù)棧，單純的脫離使用場景談某一種網(wǎng)關(guān)功能如何強(qiáng)大的做法，后續(xù)都會給業(yè)務(wù)方的使用帶來更多的麻煩。
更明確的說如果目前大部分業(yè)務(wù)系統(tǒng)采用的技術(shù)棧是JAVA系統(tǒng)， 那么不建議使用Nginx、Kong或者OpenResty等網(wǎng)關(guān)系統(tǒng)，這里主要是出于軟件工程性方面考慮。
舉個(gè)例子，業(yè)務(wù)方需要將一個(gè)公共組件以Plugin 機(jī)制集成到微服務(wù)網(wǎng)關(guān)， 如果使用Lua腳本文件或者其他腳本語言，那么引入一種新的語言技術(shù)棧所帶來的復(fù)雜度會給業(yè)務(wù)系統(tǒng)帶來更多的不確定性，系統(tǒng)后期維護(hù)成本和運(yùn)維的難度都會呈指數(shù)級的提升。
4.3 基于組件模塊化的設(shè)計(jì)
微服務(wù)網(wǎng)關(guān)的一個(gè)很重要的作用就是可以將微服務(wù)的API聚合后，提供一個(gè)統(tǒng)一的EntryPoint作為業(yè)務(wù)使用方的一個(gè)統(tǒng)一入口，以及屏蔽和隱藏業(yè)務(wù)內(nèi)部邏輯。下面是SIA-GateWay提供的公共組件類型及分類。
目前SIA-GateWay通過組件管理的機(jī)制實(shí)現(xiàn)了5個(gè)大類8個(gè)子類的公共服務(wù)組件供業(yè)務(wù)方使用，其中提供的路由組件綁定機(jī)制可以讓業(yè)務(wù)方靈活地決定是否要在運(yùn)行時(shí)執(zhí)行相關(guān)組件邏輯。
4.4 去中心化的網(wǎng)關(guān)架構(gòu)設(shè)計(jì)
微服務(wù)架構(gòu)的一個(gè)重要特性就是去中心化的架構(gòu)設(shè)計(jì)思路，SIA-GateWay在軟件設(shè)計(jì)層面上增加了一個(gè)“網(wǎng)關(guān)組”的抽象概念，一個(gè)網(wǎng)關(guān)組對應(yīng)一個(gè)獨(dú)立的業(yè)務(wù)領(lǐng)域。網(wǎng)關(guān)組的概念也契合了微服務(wù)架構(gòu)中的一些理念：業(yè)務(wù)系統(tǒng)依賴微服務(wù)網(wǎng)關(guān)提供明確清晰的服務(wù)邊界；業(yè)務(wù)系統(tǒng)通過微服務(wù)網(wǎng)關(guān)對外暴露業(yè)務(wù)的標(biāo)準(zhǔn)服務(wù)接口。
從實(shí)現(xiàn)層面，SIA-GateWay充分利用并結(jié)合了容器自動(dòng)化的部署技術(shù)，在解決最后一公里的問題上，將網(wǎng)關(guān)以云端容器資源的方式交付給不同業(yè)務(wù)方，通過共享網(wǎng)關(guān)SDK部署包的方式將網(wǎng)關(guān)的服務(wù)下沉到容器中實(shí)現(xiàn)和執(zhí)行，從而在時(shí)間和空間上做到了系統(tǒng)的彈性和靈活交付。同時(shí)中心化的管理能力又給使用網(wǎng)關(guān)的具有不同權(quán)限的用戶可以同時(shí)維護(hù)各自所屬網(wǎng)關(guān)組下的網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)帶來了便利。
上圖展示的是SIA-GateWay去中心化的網(wǎng)關(guān)架構(gòu)。當(dāng)然除了微服務(wù)網(wǎng)關(guān)模式，目前下一代微服務(wù)架構(gòu)ServiceMesh技術(shù)也是典型的去中心化架構(gòu)，ServiceMesh是從SideCar邊車模式演進(jìn)而來，是一種通過將服務(wù)治理能力下沉到業(yè)務(wù)節(jié)點(diǎn)的方式，通過控制面（control plane）和數(shù)據(jù)面（data plane）的處理解耦分離實(shí)現(xiàn)服務(wù)通信更加快速、便捷、智能。
然而目前來看，從技術(shù)上及各大公司的實(shí)踐中，ServiceMesh在落地方面還存在諸多復(fù)雜性及不可控性，這種模式會給運(yùn)維帶來極大的成本，如果貿(mào)然使用會給本就復(fù)雜的分布式系統(tǒng)帶來更多的復(fù)雜和難度。而GateWay網(wǎng)關(guān)的模式在組織粒度上可以調(diào)整，在實(shí)現(xiàn)方式上更加簡單可控，是目前的微服務(wù)架構(gòu)中比較適合采用的模式。
4.5 網(wǎng)關(guān)如何保證高可用
作為一個(gè)微服務(wù)網(wǎng)關(guān)系統(tǒng)，因?yàn)樗辛髁慷紩?jīng)過網(wǎng)關(guān)，網(wǎng)關(guān)必須成為一個(gè)高可用的中間件服務(wù)，網(wǎng)關(guān)系統(tǒng)的穩(wěn)定性及可用性直接決定了所用下游服務(wù)的穩(wěn)定性。因此SIA-GateWay在架構(gòu)設(shè)計(jì)上主要做了如下幾點(diǎn)：
1）集群化
在生產(chǎn)環(huán)境中，所用網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)至少保證有2個(gè)節(jié)點(diǎn)組成集群同時(shí)提供服務(wù)，目前SIA-GateWay在公司內(nèi)部主要使用容器化部署，避免單點(diǎn)故障。
2）健康檢查
在容器環(huán)境下，SIA-GateWay會暴露一個(gè)HTTP健康檢查接口，通過Kubernetes的健康檢查機(jī)制，定期檢查HTTP訪問是否可用，如果不可用，利用Kubernetes的服務(wù)編排能力可以做容器的切換；在Zstack環(huán)境下， 通過后臺啟動(dòng)一個(gè)Crontab作為守護(hù)進(jìn)程檢查進(jìn)程的狀態(tài)，保證網(wǎng)關(guān)的穩(wěn)定可用和進(jìn)程重啟機(jī)制。
3）備份機(jī)制
SIA-GateWay提供了一種備份網(wǎng)關(guān)機(jī)制，在Zstack上會啟動(dòng)一個(gè)備份網(wǎng)關(guān)API-GATEWAY-CORE，所有在容器環(huán)境（Kubernetes）中啟動(dòng)的網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)，都會將自己的路由信息同步到備份網(wǎng)關(guān)中。
另外，利用Nginx的高可用性和健康檢查機(jī)制，當(dāng)Kubernetes集群出現(xiàn)問題，所有容器流量無法響應(yīng)時(shí)，會將Nginx上的流量自動(dòng)切換到API-GATEWAY-CORE備份節(jié)點(diǎn)。API-GATEWAY-CORE在工作時(shí)也會觸發(fā)預(yù)警，提示目前有不可用的K8s網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)。
4.6 提供機(jī)制而不是策略
Unix編程哲學(xué)里，一個(gè)重要的概念是：“提到機(jī)制而不是策略”，通俗的講“機(jī)制”就是接口，“策略”就是具體的實(shí)現(xiàn)。SIA-GateWay提供的組件集成能力正是基于這樣的理念。
SIA-GateWay將架構(gòu)的可擴(kuò)展性作為重要的對外輸出能力，第三方插件機(jī)制主要支持JAVA語言的Filter組件動(dòng)態(tài)加載機(jī)制。Filter機(jī)制是JAVA工程師最為熟悉的標(biāo)準(zhǔn)組件，所以對于業(yè)務(wù)方集成自己的業(yè)務(wù)邏輯提供了極大的便利，第三方業(yè)務(wù)組件加載到網(wǎng)關(guān)平臺大體有如下幾個(gè)步驟：
- 根據(jù)SIA-GateWay提供的模板類及注解，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)業(yè)務(wù)邏輯。
- 將實(shí)現(xiàn)好的動(dòng)態(tài)組件通過Maven打包。
- 在組件管理界面，通過組件上傳按鈕將組件上傳到Admin-組件管理器。
- 組件管理器執(zhí)行文件存儲邏輯。
- 組件管理器執(zhí)行組件下發(fā)操作，將組件分發(fā)到對應(yīng)網(wǎng)關(guān)組。
- 網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)通過ClassLoader反射解析組件并動(dòng)態(tài)加載到內(nèi)存。
- 網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)通過異步信號量機(jī)制響應(yīng)組件加載狀態(tài)。
- 組件管理器同步插件Plugin狀態(tài)。
下圖是SIA-GateWay組件加載機(jī)制的執(zhí)行邏輯圖：
4.7 強(qiáng)化可視化和微服務(wù)治理能力
俗話說流水的架構(gòu)，鐵打的監(jiān)控，任何架構(gòu)都需要軟件監(jiān)控。微服務(wù)應(yīng)用本身RPC的交互方式帶來了對監(jiān)控系統(tǒng)了解系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的難題。SIA-GateWay對微服務(wù)監(jiān)控主要做了如下方面增強(qiáng)：
1）全局的集群狀態(tài)查看和容器狀態(tài)DashBoard統(tǒng)計(jì)。
2）實(shí)時(shí)的路由拓?fù)浜途W(wǎng)關(guān)拓?fù)湔{(diào)用關(guān)系及狀態(tài)展示。實(shí)時(shí)的路由拓?fù)鋱D如下：
3）網(wǎng)關(guān)集群拓?fù)涔芾斫缑?，包含?shí)時(shí)日志、實(shí)時(shí)Hystix監(jiān)控、JVM配置等。
4）可視化的組件管理界面。
5）日志回溯，利用EKK架構(gòu)實(shí)現(xiàn)日志歸集到日志查看功能。
6）熔斷管理的分類及錯(cuò)誤Stacktrace查看。
7）URL細(xì)粒度的監(jiān)控統(tǒng)計(jì)功能（默認(rèn)不打開，需要路由綁定監(jiān)控組件）,包括URL的延遲統(tǒng)計(jì)，調(diào)用計(jì)數(shù)等指標(biāo)。
五、總結(jié)
軟件工程沒有銀彈，軟件系統(tǒng)的不確定性和復(fù)雜性貫穿軟件工程的整個(gè)生命周期，微服務(wù)架構(gòu)本質(zhì)上是通過分層和解耦來降低系統(tǒng)的復(fù)雜性，這里組織的溝通方式、企業(yè)文化、團(tuán)隊(duì)技術(shù)學(xué)習(xí)能力都會對微服務(wù)架構(gòu)的落地產(chǎn)生重要的影響。
對業(yè)務(wù)系統(tǒng)的核心能力洞察和業(yè)務(wù)邊界的識別是系統(tǒng)微服務(wù)架構(gòu)落地的重要環(huán)節(jié)；微服務(wù)基礎(chǔ)設(shè)施的技術(shù)選型應(yīng)該考慮到業(yè)務(wù)系統(tǒng)所使用的技術(shù)體系，選擇成熟的生態(tài)體系和合適的技術(shù)方案有利于微服務(wù)架構(gòu)的推廣和持續(xù)的技術(shù)演進(jìn)；SIA-GATEWAY作為微服務(wù)基礎(chǔ)設(shè)施充分考慮到了與業(yè)務(wù)系統(tǒng)的兼容性和相關(guān)技術(shù)生態(tài)的成熟度。
最后在微服務(wù)架構(gòu)下，隨著微服務(wù)規(guī)模的擴(kuò)大，必然帶來分布式事務(wù)一致性、網(wǎng)絡(luò)響應(yīng)、容錯(cuò)等等問題， 所以微服務(wù)治理是微服務(wù)架構(gòu)的難點(diǎn)，保障微服務(wù)架構(gòu)的高可用和高可擴(kuò)展性需要在基礎(chǔ)設(shè)施層面增加更多的技術(shù)投入和技術(shù)保障， 這樣才能讓業(yè)務(wù)更好的專注于業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)、敏捷的開發(fā)、持續(xù)快速的服務(wù)交付。
SIA相關(guān)開源產(chǎn)品鏈接
- 微服務(wù)任務(wù)調(diào)度框架 ：https://github.com/siaorg/sia-task
- 微服務(wù)路由網(wǎng)關(guān)
：https://github.com/siaorg/sia-gateway - Rabbitmq隊(duì)列服務(wù)PLUS：https://github.com/siaorg/sia-rabbitmq-plus
作者： 王佩華
另外有需要云服務(wù)器可以了解下創(chuàng)新互聯(lián)scvps.cn，海內(nèi)外云服務(wù)器15元起步，三天無理由+7*72小時(shí)售后在線，公司持有idc許可證，提供“云服務(wù)器、裸金屬服務(wù)器、高防服務(wù)器、香港服務(wù)器、美國服務(wù)器、虛擬主機(jī)、免備案服務(wù)器”等云主機(jī)租用服務(wù)以及企業(yè)上云的綜合解決方案，具有“安全穩(wěn)定、簡單易用、服務(wù)可用性高、性價(jià)比高”等特點(diǎn)與優(yōu)勢，專為企業(yè)上云打造定制，能夠滿足用戶豐富、多元化的應(yīng)用場景需求。
文章標(biāo)題：微服務(wù)與網(wǎng)關(guān)技術(shù)（SIA-GateWay）-創(chuàng)新互聯(lián)
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