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微服务一旦拆分,必然涉及到服务之间的相互调用,目前我们服务之间调用采用的都是基于OpenFeign的调用。这种调用中,调用者发起请求后需要等待服务提供者执行业务返回结果后,才能继续执行后面的业务。也就是说调用者在调用过程中处于阻塞状态,因此我们称这种调用方式为同步调用,也可以叫同步通讯。但在很多场景下,我们可能需要采用异步通讯的方式,为什么呢?
我们先来看看什么是同步通讯和异步通讯。如图:
编辑
解读:
- 同步通讯:就如同打视频电话,双方的交互都是实时的。因此同一时刻你只能跟一个人打视频电话。
- 异步通讯:就如同发微信聊天,双方的交互不是实时的,你不需要立刻给对方回应。因此你可以多线操作,同时跟多人聊天。
两种方式各有优劣,打电话可以立即得到响应,但是你却不能跟多个人同时通话。发微信可以同时与多个人收发微信,但是往往响应会有延迟。
所以,如果我们的业务需要实时得到服务提供方的响应,则应该选择同步通讯(同步调用)。而如果我们追求更高的效率,并且不需要实时响应,则应该选择异步通讯(异步调用)。
初识MQ
同步调用
之前说过,我们现在基于OpenFeign的调用都属于是同步调用,那么这种方式存在哪些问题呢?
举个例子,我们以昨天留给大家作为作业的余额支付功能为例来分析,首先看下整个流程:
编辑
目前我们采用的是基于OpenFeign的同步调用,也就是说业务执行流程是这样的:
- 支付服务需要先调用用户服务完成余额扣减
- 然后支付服务自己要更新支付流水单的状态
- 然后支付服务调用交易服务,更新业务订单状态为已支付
三个步骤依次执行。
这其中就存在3个问题:
第一,拓展性差
我们目前的业务相对简单,但是随着业务规模扩大,产品的功能也在不断完善。
在大多数电商业务中,用户支付成功后都会以短信或者其它方式通知用户,告知支付成功。假如后期产品经理提出这样新的需求,你怎么办?是不是要在上述业务中再加入通知用户的业务?
某些电商项目中,还会有积分或金币的概念。假如产品经理提出需求,用户支付成功后,给用户以积分奖励或者返还金币,你怎么办?是不是要在上述业务中再加入积分业务、返还金币业务?
。。。
最终你的支付业务会越来越臃肿:
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也就是说每次有新的需求,现有支付逻辑都要跟着变化,代码经常变动,不符合开闭原则,拓展性不好。
第二,性能下降
由于我们采用了同步调用,调用者需要等待服务提供者执行完返回结果后,才能继续向下执行,也就是说每次远程调用,调用者都是阻塞等待状态。最终整个业务的响应时长就是每次远程调用的执行时长之和:
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假如每个微服务的执行时长都是50ms,则最终整个业务的耗时可能高达300ms,性能太差了。
第三,级联失败
由于我们是基于OpenFeign调用交易服务、通知服务。当交易服务、通知服务出现故障时,整个事务都会回滚,交易失败。
这其实就是同步调用的级联失败问题。
但是大家思考一下,我们假设用户余额充足,扣款已经成功,此时我们应该确保支付流水单更新为已支付,确保交易成功。毕竟收到手里的钱没道理再退回去吧。
因此,这里不能因为短信通知、更新订单状态失败而回滚整个事务。
综上,同步调用的方式存在下列问题:
- 拓展性差
- 性能下降
- 级联失败
而要解决这些问题,我们就必须用异步调用的方式来代替同步调用。
异步调用
异步调用方式其实就是基于消息通知的方式,一般包含三个角色:
- 消息发送者:投递消息的人,就是原来的调用方
- 消息Broker:管理、暂存、转发消息,你可以把它理解成微信服务器
- 消息接收者:接收和处理消息的人,就是原来的服务提供方
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在异步调用中,发送者不再直接同步调用接收者的业务接口,而是发送一条消息投递给消息Broker。然后接收者根据自己的需求从消息Broker那里订阅消息。每当发送方发送消息后,接受者都能获取消息并处理。
这样,发送消息的人和接收消息的人就完全解耦了。
还是以余额支付业务为例:
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除了扣减余额、更新支付流水单状态以外,其它调用逻辑全部取消。而是改为发送一条消息到Broker。而相关的微服务都可以订阅消息通知,一旦消息到达Broker,则会分发给每一个订阅了的微服务,处理各自的业务。
假如产品经理提出了新的需求,比如要在支付成功后更新用户积分。支付代码完全不用变更,而仅仅是让积分服务也订阅消息即可:
编辑
不管后期增加了多少消息订阅者,作为支付服务来讲,执行问扣减余额、更新支付流水状态后,发送消息即可。业务耗时仅仅是这三部分业务耗时,仅仅100ms,大大提高了业务性能。
另外,不管是交易服务、通知服务,还是积分服务,他们的业务与支付关联度低。现在采用了异步调用,解除了耦合,他们即便执行过程中出现了故障,也不会影响到支付服务。
综上,异步调用的优势包括:
- 耦合度更低
- 性能更好
- 业务拓展性强
- 故障隔离,避免级联失败
当然,异步通信也并非完美无缺,它存在下列缺点:
- 完全依赖于Broker的可靠性、安全性和性能
- 架构复杂,后期维护和调试麻烦
技术选型
消息Broker,目前常见的实现方案就是消息队列(MessageQueue),简称为MQ.
目比较常见的MQ实现:
- ActiveMQ
- RabbitMQ
- RocketMQ
- Kafka
几种常见MQ的对比:
RabbitMQ | ActiveMQ | RocketMQ | Kafka | |
公司/社区 | Rabbit | Apache | 阿里 | Apache |
开发语言 | Erlang | Java | Java | Scala&Java |
协议支持 | AMQP,XMPP,SMTP,STOMP | OpenWire,STOMP,REST,XMPP,AMQP | 自定义协议 | 自定义协议 |
可用性 | 高 | 一般 | 高 | 高 |
单机吞吐量 | 一般 | 差 | 高 | 非常高 |
消息延迟 | 微秒级 | 毫秒级 | 毫秒级 | 毫秒以内 |
消息可靠性 | 高 | 一般 | 高 | 一般 |
追求可用性:Kafka、 RocketMQ 、RabbitMQ
追求可靠性:RabbitMQ、RocketMQ
追求吞吐能力:RocketMQ、Kafka
追求消息低延迟:RabbitMQ、Kafka
据统计,目前国内消息队列使用最多的还是RabbitMQ,再加上其各方面都比较均衡,稳定性也好。
RabbitMQ
RabbitMQ是基于Erlang语言开发的开源消息通信中间件,官网地址:
接下来,我们就学习它的基本概念和基础用法。
安装
我们同样基于Docker来安装RabbitMQ,使用下面的命令即可:
docker run \
-e RABBITMQ_DEFAULT_USER=root\
-e RABBITMQ_DEFAULT_PASS=123321 \
-v mq-plugins:/plugins \
--name mq \
--hostname mq \
-p 15672:15672 \
-p 5672:5672 \
--network hm-net\
-d \
rabbitmq:3.8-management
记得要把network换成自己的。
如果拉取镜像困难的话,可以使用资料里给大家准备的镜像,利用docker load命令加载:
安装完成后,我们访问 http://101.201.74.55:15672即可看到管理控制台。首次访问需要登录,默认的用户名和密码在配置文件中已经指定了。
登录后即可看到管理控制台总览页面:
(注意:101.201.74.55是自己的虚拟机地址)
登陆页面:
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RabbitMQ对应的架构如图:
编辑
其中包含几个概念:
-
publisher
:生产者,也就是发送消息的一方
-
consumer
:消费者,也就是消费消息的一方
-
queue
:队列,存储消息。生产者投递的消息会暂存在消息队列中,等待消费者处理
-
exchange
:交换机,负责消息路由。生产者发送的消息由交换机决定投递到哪个队列。
-
virtual host
:虚拟主机,起到数据隔离的作用。每个虚拟主机相互独立,有各自的exchange、queue
上述这些东西都可以在RabbitMQ的管理控制台来管理
收发消息
交换机
我们打开Exchanges选项卡,可以看到已经存在很多交换机:
编辑
我们点击任意交换机,即可进入交换机详情页面。仍然会利用控制台中的publish message 发送一条消息:
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这里是由控制台模拟了生产者发送的消息。由于没有消费者存在,最终消息丢失了,这样说明交换机没有存储消息的能力。
编辑
可以看到消息确实发送了。
队列
我们打开Queues
选项卡,新建一个队列:
编辑命名为hello.queue1
:
编辑
再以相同的方式,创建一个队列,密码为hello.queue2
,最终队列列表如下:
编辑
此时,我们再次向amq.fanout
交换机发送一条消息。会发现消息依然没有到达队列!!
怎么回事呢?
发送到交换机的消息,只会路由到与其绑定的队列,因此仅仅创建队列是不够的,我们还需要将其与交换机绑定。
绑定关系
点击Exchanges
选项卡,点击amq.fanout
交换机,进入交换机详情页,然后点击Bindings
菜单,在表单中填写要绑定的队列名称:
编辑
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相同的方式,将hello.queue2也绑定到改交换机。
最终,绑定结果如下:
编辑
发送消息
再次回到exchange页面,找到刚刚绑定的amq.fanout
,点击进入详情页,再次发送一条消息:
编辑
回到Queues
页面,可以发现hello.queue
中已经有一条消息了:
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点击队列名称,进入详情页,查看队列详情,这次我们点击get message:
编辑
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这个时候如果有消费者监听了MQ的hello.queue1
或hello.queue2
队列,自然就能接收到消息了。
数据隔离
用户管理
点击Admin
选项卡,首先会看到RabbitMQ控制台的用户管理界面:
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这里的用户都是RabbitMQ的管理或运维人员。目前只有安装RabbitMQ时添加的itheima
这个用户。仔细观察用户表格中的字段,如下:
-
Name
:itheima
,也就是用户名
-
Tags
:administrator
,说明itheima
用户是超级管理员,拥有所有权限
-
Can access virtual host
:/
,可以访问的virtual host
,这里的/
是默认的virtual host
对于小型企业而言,出于成本考虑,我们通常只会搭建一套MQ集群,公司内的多个不同项目同时使用。这个时候为了避免互相干扰, 我们会利用virtual host
的隔离特性,将不同项目隔离。一般会做两件事情:
- 给每个项目创建独立的运维账号,将管理权限分离。
- 给每个项目创建不同的
virtual host
,将每个项目的数据隔离。
比如,我们给创建一个新的用户,命名为hmall
:
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编辑
你会发现此时hmall用户没有任何virtual host
的访问权限:
编辑
别急,接下来我们就来授权。
virtual host
我们先退出登录: 编辑
切换到刚刚创建的hmall用户登录,然后点击Virtual Hosts
菜单,进入virtual host
管理页:
编辑
可以看到目前只有一个默认的virtual host
,名字为 /
。
我们可以给项目创建一个单独的virtual host
,而不是使用默认的/
。
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创建完成后如图:
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由于我们是登录hmall
账户后创建的virtual host
,因此回到users
菜单,你会发现当前用户已经具备了对/hmall
这个virtual host
的访问权限了:
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此时,点击页面右上角的virtual host
下拉菜单,切换virtual host
为 /hmall
:
编辑
编辑
然后再次查看queues选项卡,会发现之前的队列已经看不到了:
编辑
这就是基于virtual host
的隔离效果。