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微服务架构落地及其演进

二进制跳动 2024-06-05
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All in One

  • 紧耦合

  • 系统复杂,牵一发动全局

  • 所有模块耦合在一个进程中

  • 完全封闭架构

  • 业务发展初期,快速满足客户需求

Vertical Application

  • 紧耦合

  • 垂直拆分系统,坚井式架构,子系统之间没有直接关联

  • 重复造轮子:OS, DB, Middleware

  • 存在大量的重复代码拷贝

  • 完全封闭架构

  • 业务快速增长时,以应用系统为中心的架构模式

RPC架构

  • 紧耦合(共享分布式对象实现远程方法调用)

  • 系统交互采用RPC私有TCP协议

  • 服务生产者消费者存在强代码依赖

  • 异构系统集成不友好

  • 高并发场景,性能比较好

ESB中心化架构

  • 松耦合

  • ESB消息总线技术实现异构系统集成集中式架构管理

  • 基于WebService技术,重量级的消息通讯机制

  • 业务功能重用,粒度粗

  • 智能管道哑终端

  • 面向服务架构,团队规模大时,集成异构系统,提供统一服务解决方案

微服务架构

  • 解耦,边界清晰

  • 小团队:2 Pizza Team

  • 技术异构

  • 扩展性,弹性强,灵活

  • 高可用,升级业务不中断

  • Devops

  • 智能终端哑管道

  • 面向服务架构,能够更快地响应业务变化,持续集成演进的架构模式


微服务架构的定义:

如何筛选微服务:

三种场景可以考虑使用微服务

(Are you tall enough?)

  • 规模大(团队超过10人)

  • 业务复杂度高(系统超过5个子模块)

  • 需要长期演进(项目周期超过半年)

其他因素筛选微服务

  • 软件功能变化频繁,快速迭代,缩短交付周期为核心的业务。

  • 模块有独立的生命周期,服务复用,降本增效,减少重复造轮子

  • 有独立的隔离性需求和扩展性需求(容错)

  • 简化的外部依赖(Facade模式场景)


如何拆分微服务:

拆分

  1. Domain-Driven Design (DDD)

    • Domain(领域): 领域是指与某个特定问题相关的知识领域和行为。在设计微服务时,首先要识别和定义业务领域。

    • Bounded Context(界限上下文): 界限上下文定义了领域的边界。在拆分微服务时,要确保每个服务有明确的边界,独立承担特定的业务功能。

  2. 业务功能模块化

    • 将系统按照业务功能拆分成多个模块,每个模块对应一个或多个微服务。例如:订单服务、用户服务、支付服务等。

  3. 垂直拆分

    • 图片左侧展示了不同层次的架构设计,从实体层到接口适配层再到控制层,可以根据这些层次进行垂直拆分,使每个微服务独立处理特定的功能。


构建


  1. 12-Factor App 方法论

    • I. 基准代码: 一份基准代码,多份部署。每个微服务应该有自己的代码库。

    • II. 依赖: 显式声明和隔离依赖关系。确保微服务之间的依赖关系清晰明确。

    • III. 配置: 在环境中存储配置。将配置和代码分离,以便在不同环境中轻松部署。

    • IV. 后端服务: 把后端服务当作附加资源。微服务应能够独立调用其他后端服务。

    • V. 构建、发布、运行: 严格分离构建和运行阶段。确保每个微服务的构建和运行环境一致。

    • VI. 进程: 以一个或多个无状态进程运行应用。微服务应该无状态,方便扩展。

    • VII. 端口绑定: 通过端口绑定提供服务。每个微服务独立运行并监听自己的端口。

    • VIII. 并发: 通过进程模型进行扩展。根据需要动态扩展微服务实例。

    • IX. 易处理: 快速启动和优雅终止,确保最大化健壮性。微服务应快速启动并能平滑关闭。

    • X. 环境等价: 尽可能的保持开发、预发布、线上环境相同。确保不同环境的一致性。

    • XI. 日志: 把日志当作事件流。集中管理和分析日志。

    • XII. 管理进程: 后台管理任务作为一次性进程运行。后台任务应独立运行。


  2. DevOps 实践

    • 自动化部署:使用CI/CD管道实现代码的自动构建、测试和部署。

    • 持续监控:对微服务的运行状态进行持续监控,确保服务的高可用性。


  3. 技术选型

    • 选择合适的技术栈和工具来支持微服务的开发和运维。例如:Spring Boot、Docker、Kubernetes等。


微服务架构的两种建设思路:

SpringCloud的技术生态:

Spring Cloud提供了一整套微服务架构的解决方案,通过服务注册与发现、配置管理、消息队列、分布式跟踪、服务熔断等组件,帮助开发者构建高可用、高扩展性的微服务系统。这张生态图展示了各个组件之间的关系和作用,是理解Spring Cloud生态系统的一个很好的参考。

Service(服务)

  • 服务注册:使用Eureka或Consul进行服务注册。

  • 服务调用:通过Feign进行服务调用,依赖Ribbon实现负载均衡。

  • 服务跟踪:使用Sleuth进行分布式服务跟踪。

  • 服务熔断:使用Hystrix实现服务熔断,Turbine用于集群监控。

  • 依赖管理:使用CLI服务调用脚本,任务调度和数据流(Data Flow)管理。

  • 大数据:通过JPA封装JDBC连接大数据。

  • 配置管理:通过Config Server管理配置,支持本地和远程Git仓库。


Consumer(消费者)

  • 消息消费:通过Spring Cloud Stream与RabbitMQ或Kafka集成,实现消息队列的消费。

  • 服务发现:通过Eureka或Consul发现服务。

  • 服务安全:通过Security实现服务的安全管理。

  • 网关:使用Zuul实现网关功能,处理外部请求。

  • 服务配置:在服务启动时通过Config Server获取配置信息。


Spring Boot Bus

  • 广播消息:用于整个服务集群统一广播消息,例如刷新配置。

其他组件

  • Cluster管理:使用Redis和其他集群管理工具(如Cluster)管理集群。

  • 容器化部署:使用Docker和Linux进行容器化部署,支持命令行(CLI)调用服务。


消息队列

  • 消息发布与订阅:使用Spring Cloud Stream集成RabbitMQ和Kafka,实现消息的发布与订阅。


配置管理

  • Config Server:管理配置文件,支持从本地或远程Git仓库获取配置,Spring Boot应用在启动时会从Config Server获取配置。


安全与网关

  • Security:提供服务的安全认证与授权。

  • Zuul:作为网关,处理外部请求并路由到相应的服务。


分布式跟踪

  • Sleuth:提供分布式系统的请求跟踪。

  • Turbine:用于监控Hystrix的集群服务。


负载均衡

  • Ribbon:在Feign调用时,Ribbon提供负载均衡功能。


任务调度与数据流

  • Task:用于任务调度。

  • Data Flow:管理数据流。


微服务和SpringCloud的架构复杂性:

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