互联网应用架构发展

前言

• 随着互联网的发展，用户群体逐渐扩大，网站流量成倍增长，常规的框架已经无法满足请求的压力和业务的快速迭代，随之而来的就是架构的发展和完善。本文主要描述了互联网应用架构的发展

一、单体应用架构

• 应用诞生之初，用户量和数据规模都相对较小，项目所有的功能模块都放在一个工程中编码、编译和打包，并且部署在一个应用服务器(tomcat或者weblogic)中。这种模式就是单体应用的架构
• 优点：
  • 项目前期开发节奏快，团队成员少的时候能快速迭代
  • 架构简单：只需要借助IDE开发、调试
  • 易于测试：只需要通过单元测试或者浏览器完成
  • 易于部署：打包成单一的war包或者可执行的jar包放到应用服务器中启动
• 缺点：
  • 随着功能不断迭代，单项目过大，代码杂乱，耦合严重，开发团队逐渐壮大以后，沟通成本变高。编译过慢等
  • 新增业务困难：在代码杂乱的系统中新增加业务，维护旧功能，学习成本高，新手上手慢
  • 核心业务和边缘业务混为一谈，出现问题相互影响。
• 为了解决业务量上涨的问题，单体应用架构也进一步发展，比如应用集群化、使用Nigix进行负载均衡、增加文件服务器、增加缓存服务器、数据库集群化、读写分离等。虽然以上方法能应对高并发的情况，但仍然是单体应用架构。不能从根本上解决严重的缺点。

二、垂直应用架构

• 为了避免核心业务和边缘业务混为一谈，简化项目代码，把项目进行垂直划分。做垂直划分的原则是基于项目现有的业务进行。核心目标是为了业务之间相互不影响，在研发团队壮大后可以调高效率，减少沟通成本
• 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
  • 方便水平扩展，负载均衡，容错率提高
  • 系统相互独立，互不影响，新业务迭代更加高效
• 缺点：
  • 服务之间需要相互调用，如果某服务端口或者ip地址发生变化，调用的系统需要手动修改
  • 搭建集群后，实现负载均衡比较复杂。如：内网负责，在迁移机器时会影响调用方的路由，导致线上故障
  • 服务调用不统一，接口协议不统一
  • 服务监控困难：除了依靠接口、进程的监控，调用的成功率、失败率、总耗时等都无法监控

三、SOA应用架构

• 随着模块的增多，维护的成本也变高，一些通用的业务和模块重复的越来越多，为了解决接口协议不统一、服务无法监控、服务的负责均衡等问题。引入Alibaba开源的Dubbo，一款高性能、轻量级的开源Java RPC框架，提供三大核心能力：面向接口的远程方法调用，智能容错和负责均衡，服务自动注册和发现。
• SOA （Service-Oriented Architecture），即面向服务的架构。根据实际业务，把系统拆分成合适的、独立部署的模块，模块之间相互独立。
• 优点：
  • 分布式
  • 松耦合
  • 扩展灵活
  • 可重用
• 缺点：

• 服务抽取粒度较大
• 服务调用方和提供方耦合度较高

四、微服务应用架构

• 微服务架构是SOA架构的一种拓展，这种架构模式下拆分粒度更小、服务更独立。把应用拆分成为一个个微小的服务，不同的服务可以使用不同的开发语言和存储，服务之间往往通过Restful等轻量级通信。
• 微服务架构强调的重点是：业务需要彻底的组件化和服务化。
• 优点：
  • 微服务很小，便于特定业务功能的聚焦
  • 微服务很小，每个微服务都可以被一个小团队单独实施(开发、测试、部署、运维)，团队合作一定程度解耦，便于实施敏捷开发
  • 微服务很小，便于重用和模块之间组装
  • 微服务很独立，不同的微服务可以使用不同语言开发，松耦合
  • 微服务架构下，更易于引入新技术
  • 微服务架构下，更好的实现DevOps开发运维一体化
• 缺点：
  • 微服务架构下，分布式复杂难以管理，当服务数量增加，管理越来越复杂
  • 微服务架构下，分布式链路跟踪困难
• 微服务架构与SOA架构对比
  • 区别：服务拆分粒度不同。
• 微服务架构中的一些概念
  • 服务注册：服务提供者将所提供服务的信息(服务器IP和端口、服务访问协议等)，注册/登记到注册中心
  • 服务发现：服务消费者能够从注册中心获取到较为实时的服务列表，然后根究一定的策略选择一个服务访问
  • 负载均衡：负载均衡即将请求压力分配到多个服务器(应用服务器、数据库服务器等)，以此来提高服务的性能、可靠性。
  • 熔断：断路保护。微服务架构中，如果下游服务器因访问压力过大而响应变慢或失败，上游服务为了保护系统整体可用性，可以暂时切断对下游服务的调用。这种牺牲局部，保全整体的措施就叫做熔断
  • 链路追踪：微服务架构越发流行，一个项目往往拆分成很多个服务，那么一次请求就需要涉及到很多个服务。不同微服务可能由不同团队开发、可能使用不同的编程语言实现、整个项目也有可能部署在很多服务器上，横跨多个不同的数据中心。所谓链路追踪，就是对一次请求涉及到的多个服务器进行日志记录、性能监控。
  • API网关：
    • 微服务架构下，不同的微服务往往会有不同的访问地址，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，如果客户端之间与各微服务通信可能出现一下问题：
    1. 客户端需要调用不同的url地址，增加了维护调用难度
    2. 在一定的场景下，存在跨域请求问题
    3. 每个微服务都需要独立的身份认证
    • API网关可以统一处理上述问题，API请求调用统一接入API网关层，由网关转发请求。API网关更关注在安全、路由、流量等问题。功能如下：
    1. 统一接入（路由）
    2. 安全防护（统一鉴权，负责网关访问身份认证验证等）
    3. 黑白名单（实现通过IP地址控制禁止访问网关功能，控制访问）
    4. 协议适配（实现通信协议校验、适配转换功能）
    5. 流量控制（限流）
    6. 长短链接支持
    7. 容错能力（负责均衡）