微服务架构入门

一、系统架构演变

1、单体应用架构

只需要一个应用，将所有功能代码部署在一起。

优点：

• 架构简单，小型项目的话开发成本低
• 部署在一个节点上，维护方便

缺点：

• 全部功能集成在一个工程，对于大型项目不易开发和维护
• 项目模块之间紧密耦合，单点容错率低
• 无法针对不同模块进行针对性优化和水平扩展

2、垂直应用架构

将原来的一个应用拆成互不相干的几个应用以提升效率。如电商系统与后台管理分开。

优点：

• 系统拆分实现了流量分担，解决了并发问题，可以针对不同模块进行优化和水平扩展（如电商系统访问量增大则可以之提升其对应节点，而无需将性能提升浪费在后台管理上）
• 一个系统的问题不会影响到其他系统，提高容错率

缺点：

• 系统之间相互独立，无法进行相互调用
• 系统之间相互独立，会有重复的开发任务

3、分布式架构

当垂直应用越来越多，重复的业务代码就会越来越多，这时候将重复的代码抽取出来，做成统一的业务层作为独立的服务，然后由控制层调用不同的业务层服务，这就是分布式系统架构。它把工程拆分成表现层和服务层两个部分，服务层中包含业务逻辑，表现层只需要处理和页面的交互，业务逻辑都是调用服务层的服务来实现。

优点：

• 抽取公共的功能为服务层，提高代码复用性

缺点：

• 系统之间耦合度变高，调用的关系错综复杂，难以维护
• 开始出现分布式问题（分布式缓存，分布式锁、分布式事务）

4、SOA架构

在分布式架构下，当服务越来越多，容量的评估、小服务资源的浪费等问题逐渐显现，此时需要增加一个调度中心对集群进行实时管理。SOA（service oriented architecture）：面向服务架构

优点：

• 使用治理中心（ESB\Dubbo）解决了服务间调用关系的自动调节（所有服务需要向治理中心进行注册，当服务出现异常则会将其排除不会进行调用直至服务恢复正常，解决了RPC的调用异常问题，还可以对不同语言、不同协议的服务进行协调与转换）

缺点：

• 服务间会有依赖关系，一旦某个缓解出错会影响较大（服务雪崩）
• 服务关系复杂， 运维、测试部署困难

5、微服务架构

微服务架构在某种程度上是SOA继续发展的产物，它更强调服务的彻底拆分，较SOA粒度更精细，每个服务之间互不影响，必须独立部署，更加轻巧。

SOA架构数据库存储可能会共享，而微服务强调每个服务都是单独数据库，保证每个服务与服务之间互不影响。

较SOA架构更适合互联网公司敏捷开发，快速迭代版本，因为力度非常精细。

优点：

• 服务原子化拆分，独立打包、部署和升级，保证每个服务清晰的任务划分，利于扩展
• 微服务之间采用restful等轻量级http协议相互调用

缺点：

• 分布式系统开发的技术成本高（容错、分布式事务等）
• 复杂性更高。各个微服务进行分布式独立部署，当进行模块调用的时候，分布式将会变得更加麻烦

二、微服务架构介绍

1、微服务架构的常见问题

1. 这么多小服务，如何管理它们？
   • 服务治理，注册中心（服务注册、发现、剔除）：nacos
2. 这么多小服务，它们之间如何通讯？
   • restful、rpc、dubbo、feign
3. 这么多小服务，客户端怎么访问它们？
   • 网关：gateway
4. 这么多小服务，一旦出现问题该如何自处理？
   • 容错：sentinel
5. 这么多小服务，一旦出问题该如何排错？
   • 链路追踪：skywalking

2、微服务的常见概念

服务治理

服务治理就是进行服务的自动化管理，其核心是服务的自动化注册和发现。

• 服务注册：服务实例将自身服务信息注册到注册中心
• 服务发现：服务实例通过注册中心，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
• 服务剔除：服务注册中心将出问题的服务自动剔除到可用列表之外，使其不会被调用到

服务调用

在微服务架构中，通常存在多个服务之间的远程调用的需求。目前主流的远程调用技术有基于 HTTP的RESTful接口以及基于TCP的RPC协议。

• REST：这是一种HTTP调用的格式，更标准，更通用，无论哪种语言都支持http协议
• RPC：一种进程之间的通信方式。允许像调用本地服务一样调用远程服务。RPC框架的主要目标就是让远程服务调用更简单、透明。RPC框架负责屏蔽底层的运输方式，序列化方式和通信细节。开发人员在使用的时候只需要了解谁在什么位置提供了什么样的远程服务接口即可，并不需要关心底层的通信细节和调用过程

比较项	RESTful	RPC
通讯协议	HTTP	一般使用TCP
性能	略低	较高
灵活度	高	低
应用	微服务架构	SOA架构

服务网关

随着微服务的不断增多，不同的微服务一般会有不同的网络地址，而外部客户端可能需要调用多个 服务的接口才能完成一个业务需求，如果让客户端直接与各个微服务通信可能出现：

• 客户端需要调用不同的url地址，增加难度
• 在一定的场景下，存在跨域请求的问题
• 每个微服务都需要进行单独的身份认证

针对这些问题，API网关顺势而生。 API网关字面意思是将所有API调用统一接入到API网关层，由网关层统一接入和输出。一个网关的基本功能有：统一接入、安全防护、协议适配、流量管控、长短链接支持、容错能力。有了网关之后， 各个API服务提供团队可以专注于自己的的业务逻辑处理，而API网关更专注于安全、流量、路由等问题。

服务容错

在微服务当中，一个请求经常会涉及到调用几个服务，如果其中某个服务不可用，没有做服务容错 的话，极有可能会造成一连串的服务不可用，这就是雪崩效应。

我们没法预防雪崩效应的发生，只能尽可能去做好容错。服务容错的三个核心思想是：

• 不被外界环境影响
• 不被上游请求压垮
• 不被下游响应拖垮

链路追踪

随着微服务架构的流行，服务按照不同的维度进行拆分，一次请求往往需要涉及到多个服务。互联网应用构建在不同的软件模块集上，这些软件模块，有可能是由不同的团队开发、可能使用不同的编程语言来实现、有可能布在了几千台服务器，横跨多个不同的数据中心。因此，就需要对一次请求涉及的多个服务链路进行日志记录，性能监控即链路追踪

3、微服务架构图

4、常见微服务架构

SpringCloud是以微服务为核心的分布式系统构建标准，Spring Cloud Alibaba只是其中的一套实现，以微服务为核心的整体解决方案。

1. Dubbo：Zookeeper+Dubbo+SpringMVC+SpringBoot
   • 配套通信方式：rpc
   • 注册中心：zookeeper/redis
   • 配置中心：diamond
2. Spring Cloud Netflix（闭源）
   • 配套通信方式：http restful
   • 注册中心：eureka/consul
   • 配置中心：config
   • 断路器：hystrix
   • 网关：zuul
   • 分布式追踪系统：sletuth+zipkin
3. Spring Cloud Alibaba（主流）