DockerKubernetes云计算经验菜鸟

Erik_Xu从技术角度讨论微服务架构

什么是微服务架构

  微服务架构是一项在云中部署应用和服务的新技术。大部分围绕微服务的争论都集中在容器或其他技术是否能很好的实施微服务,而红帽说API应该是重点。
  微服务可以在“自己的程序”中运行,并通过“轻量级设备与HTTP型API进行沟通”。关键在于该服务可以在自己的程序中运行。通过这一点我们就可以将服务公开与微服务架构(在现有系统中分布一个API)区分开来。在服务公开中,许多服务都可以被内部独立进程所限制。如果其中任何一个服务需要增加某种功能,那么就必须缩小进程范围。在微服务架构中,只需要在特定的某种服务中增加所需功能,而不影响整体进程的架构。

本文源作者“编程玩家 Erik Xu”文章源自cnblogs,原文链接见文章底部

  本文希望从技术角度来探讨下微服务,因此,不会过多地谈及如何根据业务进行微服务划分,更多是介绍微服务的相关技术,微服务的业务划分方法可参考“领域驱动设计“相关方法论。

 

微服务的两个程度

一、服务化

复杂的单体架构会有以下的挑战:

(1)项目启动初期,需要寻找一个能尽量涵盖所有需求的开发语言,技术选型难度高;

(2)工程庞大,组件、中间件繁多,编译时间长;开发环境复杂,需要安装大量的辅助软件,环境准备时间长;

(3)团队无效沟通多,沟通成本高;

(4)部署环境依赖大,某个组件的问题可能导致整个系统无法运行;

(5)新功能添加或者bug修复的时候,会影响现有功能,引发新的(未知)问题,添加单元测试难度大;

(6)版本回滚颗粒度大,灵活性差。

 

以上几点都是实际项目中遇到的问题,如果你也遇到了同样的问题,那么服务化是较好的解决方案。

服务化解耦后:

(1)微服务可以根据自身业务特征选择合适的开发语言或数据库;

(2)微服务的开发者只需要安装该服务相关的辅助软件;

(3)沟通多集中在微服务团队中,与周边(或公共)微服务有交集时才产生相应的沟通;

(4)部署环境依赖小,某个微服务部署失败仅影响该微服务(或周边几个微服务);

(5)功能调整,如果接口没有调整,基本不会影响其它微服务,添加单元测试、接口测试难度低,devops/" 537 target="_blank">自动化(回归)测试覆盖率高;

(6)版本回归最小单位为某个微服务,颗粒度小,可更好地实现蓝绿部署、A/B测试、灰度(金丝雀)发布。

 

二、容器化

容器(docker)具有轻量、环境依赖低、启动速度快等特点;

虚拟化技术(openstack)负责IaaS层(存储、计算、网络)资源的调度;

容器治理平台(Kubernetesdocker swarm)配合资源监控对容器进行灵活调度;

以上3种技术极大地提高了微服务的横向(弹性)伸缩以及高可用的能力,使微服务具备更好的高并发处理能力。

配合DevOps,CI/CD等工具及技术提升了团队快速响应、持续交付的能力。

 

我认为,团队应该基于产品或项目实际情况选择合适的微服务程度。

 

微服务基础技术架构

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我认为,当前使用前后端分离的开发模式还是十分有好处的,关于前后端分离的描述,可参考我之前的《浅谈开发模式及架构发展》。

Web A/B/C/…是几个纯前端项目,可以根据实际情况在不同项目中使用Angularjs、Vuejs或Reactjs等框架进行开发;

API X/Y/Z/…是几个API项目,供Web或者App调用,可以根据实际情况使用.Net Core、Java或python等语言进行开发;

也可以根据带宽或性能需要,让Web或API启动多份示例。

 

基本交互:

浏览器经过网关从服务端获取网站的html及js(橙色箭头);

Web通过url或ajax经过网关访问服务端API,App通过类Http Client方式经过网关访问服务端API(灰色箭头);

API X/Y/Z/…注册到服务中心(蓝色箭头);

Web A/B/C/…、API X/Y/Z/…从配置中心读取各自的配置(紫色箭头);

API X通过服务中心调用API Z(绿色箭头)。

 

因此,微服务的三个基础组成部分分别是服务注册发现,配置管理以及网关。

 

服务注册发现

 一、最简单的服务注册发现

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我认为最简单的服务注册发现是直接通过IP端口进行访问,这种方式适用于单个实例的服务,但如果API Y是多个实例,那么需要借助类似虚拟IP(VIP)等技术。

 

 二、基于中间件的服务注册发现

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API Y实例1/2/…/n启动时,会把自己的信息注册到服务中心(自上报);API X需要调用API Y,会先从服务中心中获取API Y服务实例的IP端口列表;然后根据特定的策略(随机,网络情况,权重等)筛选出一个实例进行调用,负载均衡是在客户端(调用方)实现的。

这种方式的典型代表是Spring Cloud Eureka,如果服务中心down掉了,那么会影响整个系统,因此,要保证服务中心的高可用;另外,需要有特定的jdk/sdk和服务中心进行交互,如Java的FeignClient(集成了ribbon实现服务的负载均衡),steeltoe的DiscoveryHttpClientHandler(随机选择实现服务的负载均衡),有一定的语言侵入性。

 

三、基于容器治理平台的服务注册发现

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API Y实例1/2/…/n部署启动时,治理平台会给它们分配IP端口,并记录在服务中心;API X需要调用API Y,会基于dns,通过API Y的服务名或集群 IP(Cluster IP,类似于Virtual IP)加端口进行访问。负载均衡由治理平台负责,是在服务端(平台)实现的。

这种方式的典型代表是docker swarm以及Kubernetes,服务注册发现的高可用由平台保证,因为基于dns,普通的http客户端就可以进行Api访问,如java的restTemplate或C#的HttpClient,无语言侵入性,但负载均衡的灵活性比中间件的方式稍微低一些。

 

配置管理

 一、最简单的配置管理

最简单的配置管理就是平时常用的配置管理,如java的application.properties、.net的web.config、.net core的appsettings.json等,基本是和应用程序一起,能够兼容多个环境(开发、测试、生产)。

但当我们的程序需要启用多份的时候,这种简单的配置管理方式遇到了挑战,配置的更新需要手动更新各个实例的配置文件,繁琐且容易出错(遗漏、修改错误或环境依赖)。

这也是微服务中面临的一个主要挑战。

 

二、基于中间件的配置管理

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这种方式的典型代表是Spring Cloud Config Server。

API X、Y…会通过Url访问配置中心,通过心跳(2s)来确认配置中心的健康以及检测配置内容的更新。

其中,application.yaml用于保存各个微服务的公共配置,{服务名}.yaml用于保存微服务的私有配置。

和Eureka一样,使用者需要自己保证Config Server的高可用,否则,配置中心down掉的话,整个系统的配置信息就会乱套;另外,也需要有特定的jdk/sdk和配置中心进行交互;配置文件的格式基本也限制于yaml格式。

 

三、基于容器治理平台的配置管理

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这种方式的典型代表是Kubernetes ConfigMap。

部署、升级、增加API X、Y…实例时,Kubernetes会按照设置,把对应的配置文件放置到容器(docker)指定的位置,也可以是环境变量。

配置中心的高可用由治理平台保证,微服务不需要使用特定的jdk/sdk和配置中心交互,只需要解析本地路径的某些文件,文件格式可以根据需要选择(json,xml,yaml,properties)。

微服务公共配置与私有配置也可以实现,但需要语言支持,比如.net core,详细的可以参考我之前的文章《你可能不知道的.Net Core Configuration》

 

网关

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网关作为微服务的统一出口,一般需要完成以下任务:反向代理,跨域处理,负载均衡,流量控制,缓存,日志,公共功能(如认证)等,常用的网关中间件有Nginx,Spring Cloud Zuul,Kong,Ocelot等。

或许有人会问,像公共功能(如认证)这些,在过滤器(filter)里做就好了啊,为什么要在网关做,没看出什么优势。I think it is a good call.

  确实,像认证这些功能的确可以在过滤器里做,但是,如果过滤器需要升级,那么每个微服务都要进行升级;另外一种情况是,如果微服务是使用不同语言编写的,那么还需要提供多个版本的filter;更为恶劣的可能是该语言不支持filter,或者像单点登录这些公共模块没有提供该语言的jdk或sdk;还有一种比较特殊的情况是,可能在不同的环境系统需要有不同的认证机制,如对接第三方的认证系统。使用网关就能比较好的解决以上问题。

 

下一代微服务

既然可以通过部署一个网关,让所有请求都经过它来实现一些公共的功能,那么有没有可能使微服务的请求经过一个特定的“层”,来实现一些特定的功能(如调用链、熔断,服务调用认证,请求限制等)呢?答案是肯定的。

我认为Kubernetes其中一个强大的设计是,它的最小单位是pod,而不是容器(container);一个pod里面可以有多个容器,而且它们可以共享网络,共享存储。

可以通过在pod里面部署一个业务容器,同时也部署一个小型的sidecar容器,让请求到达业务容器之前,先经过sidecar容器(起到了filter的作用),在sidecar容器中实现调用链、熔断,服务调用认证,请求限制等功能,这样就可以通过基于部署的方式解决语言限制的问题。

目前可以选择Istio或Linkerd来实现上述效果。

 

简单总结

我认为,从架构的层面来看微服务架构,应该是这样的:

扩展性:降低复杂系统的耦合度、沟通成本以及系统复杂度,需求快速响应;

伸缩性:可以通过增加资源的方式来快速应对海量并发(仅仅是并发层面,大数据量还是需要根据业务进行分片或分割);

稳定性:微服务治理平台,PaaS平台保证了系统的高可用性,可以降低业务的中断时间;

安全性:和传统架构的要求差别不大,但是由于网关和网格(Service Mesh)的存在,使得安全处理,APM等的实现更加简单。

 

另外,我认为微服务可以通过部署的方式来实现功能或模块的复用,一定程度上代替了过往通过jdk/sdk来实现共用的方式;使得开发更加灵活,也使得开发可以更加关注于业务,而非各种边边角角的公共(轮子)功能。

(END)

 

本文微服务架构简述引用自“百度百科”:https://baike.baidu.com/item/微服务架构/18705784

原文来自cnblogs,作者“编程玩家 Erik Xu”:https://www.cnblogs.com/Erik_Xu/p/8495939.html

若需要帮助,请点击以上原文链接联系原作者。

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