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一、微服务与分布式架构
1.1 分布式架构
将一个大的系统,划分为多个业务模块,业务模块分别部署在不同的机器上,各个业务模块之间通过接口进行数据交互。区别分布式的方式是根据不同机器不同业务。
上图的Service A,B,C, D 分别是业务组件,通过API Geteway 进行业务访问。(分布式需要做好事务管理)
1.2 微服务架构
- 微服务的设计是为了不因为某个模块的升级和BUG影响现有的系统业务。
- 微服务与分布式的细微差别是,微服务的应用不一定是分散在多个服务器上,他也可以是同一个服务器。分布式与微服务的架构很是相似,只是部署的方式不一样。
- 分布式也是属于微服务的,微服务的意思也就是将功能模块拆分成多个独立的服务单元通过接口来实现数据的交互,每个功能元素(服务单元)都是一个可替换的、可独立升级的软件代码。
1.3 分布式架构的 四个核心问题 与解决方案
微服务架构问题,分布式架构会遇到的四个问题?
- 这么多的服务,客户端该如何去访问?(API网关,服务路由)
- 这么多的服务,服务之间如何通信?(HTTP,RPC框架,异步调用,通信问题)
- 这么多的服务,如何治理?(服务注册与发现,注册中心)
- 如果服务挂了,怎么办?(熔断机制)
为什么要解决这些问题呢?这些问题是怎么样产生的?
- 本质:网络不可靠。
解决方案:
第一种解决方案:SpringCloud NetFlix(已停止维护),是一套生态,就是用来解决以上分布式架构的四个问题。一站式解决方案。
- 访问:Api网关 zuul组件。
- 通信:Feign --> HttpClient —> HTTP的通信方式,同步并阻塞。
- 服务治理:服务注册与发现,Eureka。
- 服务意外停止:熔断机制,Hystrix。
第二种解决方案:Dubbo+zookeeper(半自动,需要整合别人)
- 访问:API : 没有! 要么找第三方组件, 要么自己实现。
- 通信:Dubbo是一个高性能的基于Java实现的RPC通信框架! (使用起来就是一个jar包)。
- 服务治理:服务注册与发现,zookeeper: 动物园管理者(Hadoop , Hive),服务注册中心。
- 服务意外停止:熔断机制,没有,借助了Hystrix。
第三种解决方案:SpringCloud Alibaba:目前最新的一站式解决方案!可解决上述4个核心问题,更简单。
- API网关:Zuul 和 Gateway组件。
- 通信:Dubbo。
- 服务注册和发现:Nacos。
- 熔断机制:Sentinel。
1.4 Spring Cloud 五大组件
- 服务网关——Netflix Zuul。
- 服务注册与发现——Netflix Eureka。
负载均衡:
- 客户端负载均衡——Netflix Ribbon。
- 服务端负载均衡:——Feign(其也是依赖于Ribbon,只是将调用方式RestTemplete 更改成Service 接口)。
- 断路器——Netflix Hystrix。
- 分布式配置——Spring Cloud Config。
1.5 面试常见问题
- 什么是微服务?
- 微服务之间是如何独立通讯的?
- SpringCloud 和 Dubbo有那些区别?
- SpringBoot 和 SpringCloud,请谈谈你对他们的理解?
- 什么是服务熔断?什么是服务降级?
- 微服务的优缺点分别是什么?说下你在项目开发中遇到的坑?
- 你所知道的微服务技术栈有哪些?列举一二?
- Eureka和Zookeeper都可以提供服务注册与发现的功能,请说说两者的区别?
二、 微服务概述
2.1 什么的微服务?
什么是微服务? 微服务(Microservice Architecture) 是近几年流行的一种架构思想,关于它的概念很难一言以蔽之。
究竟什么是微服务呢?我们在此引用ThoughtWorks 公司的首席科学家 Martin Fowler 于2014年提出的一段话:
原文: https://martinfowler.com/articles/microservices.html
汉化: https://www.cnblogs.com/liuning8023/p/4493156.html
- 就目前而言,对于微服务,业界并没有一个统一的,标准的定义。
- 但通常而言,微服务架构是一种架构模式,或者说是一种架构风格,它提倡将单一的应用程序划分成一组小的服务,每个服务运行在其独立的自己的进程内,服务之间互相协调,互相配置,为用户提供最终价值,服务之间采用轻量级的通信机制(HTTP)互相沟通,每个服务都围绕着具体的业务进行构建,并且能够被独立的部署到生产环境中,另外,应尽量避免统一的,集中式的服务管理机制,对具体的一个服务而言,应该根据业务上下文,选择合适的语言,工具(Maven)对其进行构建,可以有一个非常轻量级的集中式管理来协调这些服务,可以使用不同的语言来编写服务,也可以使用不同的数据存储。
再来从技术维度角度理解下:
- 微服务化的核心就是将传统的一站式应用,根据业务拆分成一个一个的服务,彻底地去耦合,每一个微服务提供单个业务功能的服务,一个服务做一件事情,从技术角度看就是一种小而独立的处理过程,类似进程的概念,能够自行单独启动或销毁,拥有自己独立的数据库。
2.2 微服务与微服务架构
2.2.1 微服务
强调的是服务的大小,它关注的是某一个点,是具体解决某一个问题 / 提供落地对应服务的一个服务应用,狭义的看,可以看作是IDEA中的一个个微服务工程,或者Moudel。
IDEA 工具里面使用Maven开发的一个个独立的小Moudel,它具体是使用SpringBoot开发的一个小模块,专业的事情交给专业的模块来做,一个模块就做着一件事情。
强调的是一个个的个体,每个个体完成一个具体的任务或者功能。
2.2.2 微服务架构
一种新的架构形式,Martin Fowler 于2014年提出。
微服务架构是一种架构模式,它提倡将单一应用程序划分成一组小的服务,服务之间相互协调,互相配合,为用户提供最终价值。每个服务运行在其独立的进程中,服务与服务之间采用轻量级的通信机制 (如HTTP)互相协作,每个服务都围绕着具体的业务进行构建,并且能够被独立的部署到生产环境中,另外,应尽量避免统一的,集中式的服务管理机制,对具体的一个服务而言,应根据业务上下文,选择合适的语言、工具(如Maven) 对其进行构建。
2.3 微服务的优缺点
优点:
- 单一职责原则;
- 每个服务足够内聚,足够小,代码容易理解,这样能聚焦一个指定的业务功能或业务需求;
- 开发简单,开发效率高,一个服务可能就是专一的只干一件事;
- 微服务能够被小团队单独开发,这个团队只需2-5个开发人员组成;
- 微服务是松耦合的,是有功能意义的服务,无论是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;
- 易于和第三方集成,微服务允许容易且灵活的方式集成自动部署,通过持续集成工具,如jenkins,Hudson,bamboo;
- 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,无需通过合作才能体现价值;
- 微服务允许利用和融合最新技术;
- 微服务只是业务逻辑的代码,不会和HTML,CSS,或其他的界面混合;
- 每个微服务都有自己的存储能力,可以有自己的数据库,也可以有统一的数据库。
缺点:
- 开发人员要处理分布式系统的复杂性;
- 多服务运维难度,随着服务的增加,运维的压力也在增大;
- 系统部署依赖问题;
- 服务间通信成本问题;
- 数据一致性问题;
- 系统集成测试问题;
- 性能和监控问题;
2.4 微服务技术栈有哪些?
微服务技术条目 | 落地技术 |
---|---|
服务开发 | SpringBoot、Spring、SpringMVC等 |
服务配置与管理 | Netfix公司的Archaius、阿里的Diamond等 |
服务注册与实现 | Eureka、Consul、Zookeeper等 |
服务熔断器 | Rest、PRC、gRPC |
负载均衡 | Hystrix、Envoy等 |
服务接口调用(客户端调用服务的简化工具) | Fegin等 |
消息队列 | Kafka、RabbitMQ、ActiveMQ等 |
服务配置中心管理 | SpringCloudConfig、Chef等 |
服务路由(API网关) | Zuul等 |
服务监控 | Zabbix、Nagios、Metrics、Specatator等 |
全链路追踪 | Zipkin、Brave、Dapper等 |
数据流操作开发包 | SpringCloud Stream(封装与Redis,Rabbit,Kafka等发送接收消息) |
时间消息总栈 | SpringCloud Bus |
服务部署 | Docker、OpenStack、Kubernetes等 |
2.5 为什么选择SpringCloud作为微服务架构
选型依据
- 整体解决方案和框架成熟度
- 社区热度
- 可维护性
- 学习曲线 (开发用起来很简单,就几个注解,但是要理解其思想)
当前各大IT公司用的微服务架构有那些?
- 阿里:dubbo+HFS
- 京东:JFS
- 新浪:Motan
- 当当网:DubboX
...
- 各微服务架构对比
功能点/服务框架 | Netflix/SpringCloud | Motan | gRPC | Thrift | Dubbo/DubboX |
---|---|---|---|---|---|
功能定位 | 完整的微服务框架 | RPC框架,但整合了ZK或Consul,实现集群环境的基本服务注册发现 | RPC框架 | RPC框架 | 服务框架 |
支持Rest | 是,Ribbon支持多种可拔插的序列号选择 | 否 | 否 | 否 | 否 |
支持RPC | 否 | 是(Hession2) | 是 | 是 | 是 |
支持多语言 | 是(Rest形式) | 否 | 是 | 是 | 否 |
负载均衡 | 是(服务端zuul+客户端Ribbon),zuul-服务,动态路由,云端负载均衡Eureka(针对中间层服务器) | 是(客户端) | 否 | 否 | 是(客户端) |
负载均衡 | 是(服务端zuul+客户端Ribbon),zuul-服务,动态路由,云端负载均衡Eureka(针对中间层服务器) | 是(客户端) | 否 | 否 | 是(客户端) |
配置服务 | Netfix Archaius,Spring Cloud Config Server 集中配置 | 是(Zookeeper提供) | 否 | 否 | 否 |
服务调用链监控 | 是(zuul),zuul提供边缘服务,API网关 | 否 | 否 | 否 | 否 |
高可用/容错 | 是(服务端Hystrix+客户端Ribbon) | 是(客户端) | 否 | 否 | 是(客户端) |
典型应用案例 | Netflix | Sina | |||
社区活跃程度 | 高 | 一般 | 高 | 一般 | 2017年后重新开始维护,之前中断了5年 |
学习难度 | 中等 | 低 | 高 | 高 | 低 |
文档丰富程度 | 高 | 一般 | 一般 | 一般 | 高 |
其他 | Spring Cloud Bus为我们的应用程序带来了更多管理端点 | 支持降级 | Netflix内部在开发集成gRPC | IDL定义 | 实践的公司比较多 |
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