微服务定义
微服务是一种架构模式,它提倡将单一应用程序划,分成一组小的服务,每个服务运行独立的自己的进程中,服务之间互相协调、互相配合,为用户提供最终价值。
微服务架构,服务之间采用轻量级的通信机制互相沟通,每个服务都围绕着具体业务进行构建,并且能够被独立地部署到生产环境。
为什么需要微服务?
一个系统业务量很小的时候,大部分Web工程的Java应用程序,打包为War包部署在一台服务器上。
比如:你正在构建一个在线商店系统,包含功能:用户、商品、下订单等功能,整体架构如下图所示:
这种将所有功能,都部署在一个web容器中运行的系统,就叫做单体架构,也叫巨石型应用。
单体应用的优点在于:单一架构模式在项目初期很小的时候开发方便,测试方便,部署方便,运行良好。
但是,对于大规模的复杂应用,单体架构应用会显得特别笨重,比如:
- 要修改一个地方就要将整个应用全部部署;
- 编译时间过长;
- 回归测试周期过长;
- 开发效率降低,因为所有业务都混在一起;
- 单体架构不利于更新技术框架,除非你愿意将系统全部重写(代价太高你愿意老板也不愿意)。
为了解决这些问题,就出现了微服务架构。
微服务架构
随着业务访问量越来越大,单体应用就会出现巨大的瓶颈,随意后期就会出现,按照业务为单位进行拆分,出现的微服务架构。
1.微服务优点
- 每个服务足够内聚,足够小,这样能聚焦一个指定的业务功能或业务需求;
- 开发效率提高,一个服务可能就是专一的只干一件事;
- 在开发阶段,或部署阶段都是独立的;
- 微服务能使用不同的语言开发;
- 微服务易于被一个开发人员理解,修改和维护,这样小团队能够更关注自己的工作成果;
- 每个微服务都有自己的存储能力,可以有自己的数据库,也可以有统一数据库。
2.微服务缺点
- 分布式复杂性:在复杂程度上来说,微服务比单体建构要更为复杂些;
- 最终一致性:各个服务的团队,数据也是分散式治理,会出现不一致的问题;
- 运维复杂性:部署比单体项目复杂得多,运维更复杂;
- 测试复杂性:测试也会更复杂;
微服务特点
根据微服务 Microservices 之父马丁.福勒的描述,我总结了以下几点。
1. 独立业务模型
微服务架构中的每个服务,都是具有业务逻辑的,符合高内聚、低耦合原则以及单一职责原则的单元,不同的服务通过“管道”的方式灵活组合,从而构建出庞大的系统。
2. 轻量级通信
服务之间通过轻量级的通信机制实现互通互联,而所谓的轻量级,通常指语言无关、平台无关的交互方式。
目前大家熟悉的 REST是实现服务间互相协作的轻量级通信机制之一,使用轻量级通信机制,可以让团队选择更适合的语言、工具或者平台来开发服务本身。
3. 独立部署
不止业务要独立,部署也要独立。不过这也意味着,传统的开发流程会出现一定程度的改变,开发的也要有一定的运维职责。
在微服务架构中,每个服务都是独立的业务单元,与其他服务高度解耦,只需要改变当前服务本身,就可以完成独立的开发、测试和部署。
4. 独立进程
每一组服务都是独立运行的,可能我这个服务运行在 Tomcat 容器,而另一个服务运行在 Jetty 上,可以通过进程方式,不断的横向扩展整个服务。
5.不集中式管理
微服务架构,可以让团队各思其政的选择技术实现,不同的 Service 可以根据各自的需要选择不同的技术栈来实现其业务逻辑。
微服务框架
目前国内企业使用的微服务框架:主要是Spring Cloud和Spring Cloud Alibaba。
最为典型的就是Spring Cloud微服务框架 ,Spring Cloud是一套完整的微服务解决方案,它将市面上较好的微服务框架集成进来,从而简化了开发者的代码量。
Spring Cloud
Spring Cloud体系包含如下:
1.Eureka注册中心
拆分成多个服务之后,需要管理多个服务,Eureka 作为 Spring Cloud 框架的注册中心,起到服务注册和服务发现的作用。
上图简要描述了Eureka的基本架构,由3个角色组成:
1)Service Provider: 暴露服务的服务提供方;
2)Service Consumer:调用远程服务的服务消费方;
3)EureKa Server: 服务注册中心和服务发现中心;
2.Zuul 服务网关
Zuul 是 Spring Cloud 子项目的核心组件之一,可以作为微服务架构中的 API 网关使用,支持动态路由与过滤功能。
Zuul就是微服务网关的一种实现,Zuul作用:类似我们小区的保安,用于保护基本的安全等的作用。
Zuul 本质上是一个Web servlet应用,为微服务架构中的服务提供了统一的访问入口,客户端通过 API 网关访问相关服务。
3.Hystrix断路器
Hystrix的主要作用就是:提供服务隔离、熔断、降级机制。
4.Ribbon负载均衡
Ribbon主要作用是提供客户端的软件负载均衡算法,将Netflix的中间层服务连接在一起。
当多个服务提供者时,Ribbon 可以根据负载均衡的算法,比如:如简单轮询、随机连接等,自动地选择需要调用的服务地址。
5.Feign远程调用方式
Feign是Spring Cloud组件中的一个轻量级Restful的HTTP服务客户端,通过 接口 + 注解的方式发起 HTTP 请求调用。
Feign 主要是帮助我们方便进行Rest API服务间的调用,Feign最大的作用就是减少 HTTP 远程调用的复杂性。
Feign实现了像调用本地方法一样调用远程方法,无感知远程HTTP 请求,类似于Dubbo Consumer直接调用Provider的接口方法。
Spring Cloud Alibaba
Spring Cloud Alibaba是阿里研发的一套微服务架构的落地技术方案,可以很好的兼容SpringCloud,可以简要理解为Spring Cloud的升级版。
Spring Cloud Alibaba体系包含如下图所示:
1.Sentinel流量控制
Sentinel 是面向分布式服务架构的流量控制组件,主要以流量为切入点,从流量控制、熔断降级、系统自适应保护等多个维度来帮助您保障微服务的稳定性。
Sentinel的核心功能,如下图所示:
2.Nacos服务配置
Nacos是SpringCloudAlibaba架构中最重要的组件,Nacos 主要解决服务发现、配置和管理微服务。
3.RocketMQ消息中间件
RocketMQ是一个纯java、分布式、队列模型的开源消息中间件。
4.Dubbo远程通信
Dubbo是一款Java RPC框架,致力于提供高性能的RPC远程服务调用方案。
Dubbo角色,主要包含如下几个核心组件:
1)注册中心(registry)
生产者在此注册并发布内容,消费者在此订阅并接收发布的内容。
2)消费者(consumer)
客户端,从注册中心获取到方法,可以调用生产者中的方法。
3)生产者(provider)
服务端,生产内容,生产前需要依赖容器(先启动容器)。
4)容器(container)
生产者在启动执行的时候,必须依赖容器才能正常启动(默认依赖的是spring容器),
5)监控(Monitor)
统计服务的调用次数与时间等。
5.Seata分布式事务
Seata是一款阿里开源的分布式事务解决方案,Seata致力于在微服务架构下提供高性能和简单易用的分布式事务服务。
Seata事务管理中有三个重要的组件角色,如下图所示:
三个组件相互协作,TC 以 Server 形式独立部署,TM和RM集成在应用中启动。
1.TC (Transaction Coordinator) 事务协调者
TC:维护全局和分支事务的状态,协调全局事务提交或回滚。
2.TM (Transaction Manager) 事务管理器
TM:定义全局事务的范围、开始全局事务、提交或回滚全局事务。
3.RM (Resource Manager) -资源管理器
RM:管理分支事务处理的资源,与TC交谈以注册分支事务和报告分支事务的状态,并驱动分支事务提交或回滚。
下一代微服务框架
目前下一代微服务架构就是Service Mesh,Service Mesh主流框架有Linkerd和Istio,其中Istio有大厂加持所以呼声更高。
微服务的应用场景
微服务也不是一招鲜吃遍天,不是能够解决所有问题的万金油,它有其特定的适用场景。
那么哪些场景适合使用微服务架构呢?满足以下三个条件即可考虑:
- 团队规模较大,最好超过50人;
- 业务复杂度高,超过5个以上的子模块,业务功能较复杂;
- 项目需要长期迭代开发和维护,半年以上;
微服务架构的应用场景
比如:电商类的、微博类的、微信类、社交类的、支付类的、直播类的、游戏类、互联网类的、广告类到处都是。
这背后反映了架构的拆分,本质上反映的是业务的一个拆分,业务的快速发展技术也一定要快速发展,技术架构快速迭代,才能去适应业务快速发展的模型,这是它的本质的特征。
陈睿mikechen
10年+大厂架构经验,资深技术专家,就职于阿里巴巴、淘宝、百度等一线互联网大厂。
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