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SpringCloud之旅第一篇-微服務概念

一、單體架構的問題

微服務為什麼會出現?在學習Springboot的時候知道Springboot極大的簡化了我們的開發,我們可以快速的進行業務開發,Springboot單體應用在專案的開發初期能夠滿足我們需求,這種單體架構優點非常的明顯:

  1. 容易測試:本地就可以起完整的系統,不需要外部依賴。

  2. 容易開發:我們只需引入依賴,選擇框架便可快速開發。

  3. 易於部署:單體架構部署也較簡單,直接打包即可。

  4. 易於水平伸縮:這裡的收縮時指當我們需要多個伺服器時也比較方便

在專案剛開始的時候我們可以快速的開發,一個長壽的專案,需求不斷增加,原先的模組也再不斷優化,這個時候單體架構的缺點開始顯現:

  1. 程式碼膨脹,難以維護:程式碼越來越多,開發人員也就越來越多,一旦出現bug,定位、修復成本很高,而且人員太多,程式碼都放在一起,容易引起衝突,且由於業務集中在一起,業務複雜,很難全域性把握,改一個bug可能會再多出兩個bug。

  2. 構建、部署成本大:專案太大,構建和部署就會非常慢,效率低下。

  3. 上手困難:網際網路企業人員更迭快,程式碼過於集中,導致業務非常複雜,新人想要上手變得非常困難。

  4. 技術創新困難:程式碼過於集中,我們很難使用到新技術,因為改動實在太大,容易出現問題。

  5. 可擴充套件性差:這裡的可擴充套件性是指因為專案都必須部署在一臺伺服器中,那專案所要的資源會越來越大,這樣我們只能擴充套件硬體(叢集可以分散壓力,但是單個應用所要的資源還是不能少的)。

二、微服務出現

微服務的出現就是為了解決這些問題,看看是如何解決的,微服務將系統拆分成一個個小服務(一般是按照模組進行拆分,比如使用者服務、支付服務、訂單服務、出入庫服務等),那麼即使業務量增加,我們也可以通過新增服務的形式來解決,這樣程式碼就不會膨脹,構建、部署也不是問題。由於服務不在一個框架中,那麼我們可以很方便的對某一個服務進行技術創新,對一個服務的進行技術升級改動不會太大,而當我們有新技術產生時,我們就可以也可以應用到新服務中。

微服務並沒有明確的定義,下面是一種比較通用的理解:

使用一套小服務來開發單個應用的方式,每個服務執行在獨立的程序裡,一般採用輕量級的通訊機制互聯,並且它們可以通過自動化方式部署。

通過定義我們可以知道微服務的特徵:

  • 微服務是由一系列的小服務共同組成的。

  • 每個微服務都有自己獨立的程序。

  • 每個服務都是獨立的業務開發,單一原則

  • 每個服務都能獨立的部署(一般部署在容器中)。

  • 微服務之間通過輕量級通訊機制進行通訊

  • 分散式的管理。

三、微服務架構圖

講到這裡,對微服務的概念應該有了一定的瞭解,下面畫的一個比較簡單的微服務架構圖

 

圖中可以看出每個微服務都有自己獨立的資料庫,每個服務都會暴露自己的REST API 給外部呼叫,服務之間會存在互相呼叫關係,而每個服務都有可能被客戶端直接呼叫,另外我們看到還有一個API Gateway,這是統一個服務介面,它通常可以有以下作用:

 1. 提供統一服務入口,讓微服務對前臺透明

 2. 聚合後臺的服務,節省流量,提升效能

 3. 提供安全,過濾,流控等API管理功能

四、優缺點

凡是都有兩面性,一個技術也不可能只有優點而沒有缺點,微服務的優點很多,微服務的優點其實就是單體架構的缺點的反面,因為微服務本身就是來解決單體架構問題的

  1. 獨立性:微服務從構建、部署,擴容、縮容、甚至資料庫都是獨立的,服務只要管理好自己就可以,這樣就極大的降低了系統的複雜性。服務完全獨立獨立之後,從構建到部署,到後期的擴容縮容都會變得簡單,基本就解決單體架構上碰到的很多問題。

  2. 敏捷性:敏捷性是針對開發人員來講的,服務拆分之後,可以獨立專一開發,開發人員可以通過API快速的瞭解本服務的業務,互相之間並不影響。

  3. 技術棧靈活:微服務可以完全獨立的擁有技術棧,只需要保證提供的服務API不變,內部使用何種技術棧很靈活。

  4. 高效的團隊:微服務的團隊會比較小,那溝通就會變得更加高效。

沒有最好的架構,只有最適合的架構,既然有這麼多優點,那缺點肯定也有不少

  1. 服務的拆分:服務如何拆分其實是非常重要且複雜的,服務拆分的太大或太小都不合適,這需要我們有非常豐富的經驗,而這個在單體中是不存在的。

  2. 資料一致性:單體架構中只有一個數據庫,我們可以通過事務解決多表之間資料的一致性,而在微服務中,每個服務中都有自己獨立的資料庫,要保證服務之間的資料一致性也是一個大的挑戰。

  3. 服務間通訊成本:服務間互相通訊也需要時間成本。

  4. 測試複雜性提高:服務之間存在依賴,那麼測試時就必須啟動這些依賴,這就增加了複雜度。

  5. 運維部署複雜性提高:微服務應用由大量服務組成,每個服務會起多個例項,要進行配置,部署,擴充套件和監控。此外,還需要實現服務發現機制

五、技術點

要實現微服務,我們需要解決以下幾個技術點:

  • 客戶端訪問服務:這個上面架構圖中已經給出,使用API Gateway。

  • 服務通訊:服務與服務之間的通訊有兩種方式,同步與非同步:

    同步通訊中又分為兩種:Http與RPC,http訪問很好理解,相信一般的系統也會呼叫外部的一些服務,這些基本都是使用http,因為http可以跨語言,跨客戶端,相對使用較廣,如http Client ,而RPC也有自己的優點,首先是效率更高,更安全可控,特別是內部服務互相呼叫時,用統一的RPC框架,服務的侵入性更低,呼叫服務甚至就像呼叫自己的服務一樣簡單,如dubbo(注:dubbo只能使用java語言)。

    非同步通訊是通過訊息佇列來實現,非同步通訊的好處是可以降低服務之間的耦合,有削峰的好處,而且使用訊息佇列可以方便的實現資料的最終一致性。

  • 服務治理:為了服務的高可用,微服務一般都有多個拷貝,做負載均衡,而這個時候就必須知道服務的狀態,一個服務隨時有可能下線,下線之後後續有可能重新啟動,這些都需要我們一個服務治理功能,也即是服務的註冊與發現。

      

 

        產品服務啟動了三個,他們都會去註冊中心進行註冊,註冊成功後,會通過心跳包告訴註冊中心是否線上或者下線,而訂單服務要去呼叫產品服務,會先去註冊中心進行查詢,查詢出相應的地址然後再去呼叫產品服務。

  • 服務崩潰處理:在執行期間會出現服務崩潰的情況,比如網路原因,阻塞原因,這個時候服務並不是下線,還是能夠被找到,我們必須妥善要進行處理,否則可能會導致整個系統的崩潰,處理的方式有:

    1. 重試機制

    2. 熔斷機制

    3. 降級機制

    4. 限流機制

六、解決方案

以上都是微服務的一些概念,既然有天上飛的概念,就有落地的實現,現在主流的微服務架構有兩套解決方案:Dubbo+Zookeeper與SpringCloud。

我司現在兩種方案都在用,總體來說兩種方案都可以很方便的進行微服務開發,其中的區別在於SpringCloud元件多,功能完備,全家桶式,基本微服務中會遇到的問題都有相應的解決方案,在通訊方面SpringCloud使用的是http。

而Dubbo+Zookeeper使用的是RPC,元件較少,功能非完備(但是我們可以自己去找相應的解決方案),並且現在交由Apache進行孵化,後面應該會實現功能的完備。

就個人來說,認為Dubbo+Zookeeper的侵入性更少,且呼叫過程更簡單,更加類似服務之間的呼叫,兩種方案後續就會進行學