微服务系统记录

  记录下曾经微服务工作涉及到的相关知识。

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1. 架构设计与服务划分

关键内容

• 领域驱动设计（DDD）：
  利用领域模型和限界上下文（Bounded Context）拆分业务，明确服务边界。通过事件风暴（Event Storming）和领域建模会议来确定哪些功能拆分为独立服务，从而降低耦合度。
• 服务粒度设计：
  根据业务逻辑及团队能力，确定是细粒度服务（每个服务关注单一功能）还是粗粒度服务（划分相对较大业务模块），并关注未来的服务通信、数据一致性和维护问题。

常用方法和工具

• 建模工具：
  • UML、PlantUML
  • 在线工具如 Lucidchart、Draw.io
• 方法论：
  • 领域驱动设计（DDD）
  • 事件风暴（Event Storming）

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2. API 网关

关键内容

API 网关充当客户端与后端服务之间的唯一入口，负责请求路由、协议转换、认证鉴权、负载均衡、限流、日志采集及监控等任务。它能简化客户端对多个服务的直接调用，同时可进行请求聚合，隐藏后端复杂度。

常用开源产品

• Kong： 基于 NGINX 的网关，扩展性好，支持插件机制。
• NGINX / NGINX Plus： 高效、成熟，适于高并发场景，支持丰富的负载均衡算法。
• Envoy: 现代化的边缘和服务代理，拥有高性能的 L7 功能、服务发现与监控集成。
• APISIX： Apache 旗下产品，采用 OpenResty 构建，灵活扩展。
• Zuul（Netflix开发）： Java 生态内较为流行，但在多语言环境下可能需要特殊适配。

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3. 服务注册与发现

关键内容

在微服务大规模运作过程中，服务实例经常动态上线和下线。服务注册中心负责存储和管理这些实例信息，并为消费者提供可用服务信息。需要自动健康检查和故障剔除，确保调用到的是健康的服务。

常用开源产品

• Eureka： Netflix 开源产品，专注于服务注册与发现；适合与 Java 生态结合。
• Consul： HashiCorp 提供的解决方案，除了服务发现，还提供 KV 存储、健康检查及多数据中心支持。
• Nacos： 阿里巴巴出品，支持服务发现、配置管理与动态 DNS。
• etcd： CoreOS 提供的分布式键值存储，提供 Watch、Leader 选举等功能，常用于 Kubernetes 内部服务发现。
• Zookeeper： Apache 提供的分布式协调服务，也经常用于服务注册、配置管理和分布式锁等场景。

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4. 配置中心

关键内容

配置中心用于管理和下发系统中全局或服务的配置参数，避免硬编码。其特点在于支持动态更新、灰度发布、版本控制以及多环境（开发、测试、生产）配置隔离管理，从而降低运维风险。

常用开源产品

• Apollo： 携程开源，功能完备，支持动态推送、灰度升级、版本回滚及权限管理。
• Nacos： 配置管理与服务发现一体，界面友好，易于上手。
• etcd： 虽然主要是 KV 存储，但通过 Watch 机制可实现动态配置更新，适合轻量级方案。
• Consul： 除了服务注册与健康检查，也可以作为配置中心使用。
• Zookeeper： 用于分布式协调，其数据节点模型可用于保存配置信息，但使用上较为繁琐。

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5. 服务间通信与 API 调用

关键内容

微服务之间通常需要进行同步或异步调用，核心要求在于高性能、低延迟、易扩展和跨语言支持。

同步通信：

• HTTP/REST：
  简单易理解，适合轻量级接口调用，广泛使用 JSON 或 XML 数据格式。
  • 常用工具：Spring Boot（Java）、Express（Node.js）、Flask（Python）等，也适用于 C++ 通过 RESTful 封装调用。
• RPC 框架：
  采用二进制协议提高性能，减少通信延迟。
  • gRPC（Google）： 基于 Protocol Buffers，支持多语言。
  • bRPC（百度）： 针对高性能场景设计，适用于 C++ 和其他语言。
  • Thrift（Apache）： 跨语言且灵活，可选择的协议和传输层。

异步通信：

• 消息队列与事件总线：
  用于解耦服务和实现异步流程处理，支持高并发和可靠消息传递。
  • Kafka： 高吞吐、低延迟的分布式消息系统。
  • RabbitMQ： 丰富的消息协议支持，稳定可靠。
  • Pulsar/ActiveMQ/NSQ： 各具特色，适配不同场景需求。

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6. 数据存储与数据库设计

关键内容

• 数据库拆分原则：
  每个服务最好拥有自己的数据存储，避免跨服务直接共享数据库，实现数据隔离和自治。
• 数据一致性问题：
  分布式事务、最终一致性以及相应的数据同步补偿机制。

常用数据库及方案：

• 关系型数据库：
  • MySQL、PostgreSQL、MariaDB：常用且成熟，适合大部分业务场景。
• NoSQL 数据库：
  • MongoDB： 文档存储，模型自由灵活。
  • Cassandra： 高可扩展性，适合分布式写入场景。
  • Redis： 适用于缓存、会话管理、分布式锁等场景。
• 搜索引擎：
  • Elasticsearch： 全文检索和大数据日志分析。
• 分布式事务解决方案：
  • Saga 模式、TCC（Try-Confirm-Cancel）、Outbox Pattern 等。

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7. 消息队列与事件驱动架构

关键内容

通过消息队列可以实现服务解耦、异步处理和事件驱动架构。消息系统用于缓解流量峰值，并且通过合理设计消息幂等性和重试机制，确保服务健壮性。

常用开源产品

• Kafka： 主打高吞吐量和分布式部署，适合日志、实时数据流的处理。
• RabbitMQ： 功能成熟，支持丰富协议（如 AMQP）。
• ActiveMQ： Apache 生态产品，适用于中小规模场景。
• Pulsar： 新兴消息系统，提供分区、订阅等特性。
• NSQ： 轻量级设计，易于快速部署和使用。

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8. 日志收集、监控与分布式追踪

关键内容

• 日志收集：
  各服务的日志需要统一格式化后集中收集，便于后续分析和故障排查。
• 系统监控：
  实时监控系统及业务指标，将异常指标及时告警。
• 分布式追踪：
  跨服务调用链追踪，帮助定位性能瓶颈和故障根源。

常用工具和开源产品

• 日志系统：