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这个中秋,Docker与微服务更配呦!

简介: 在本文中,阿里云技术专家李斌从微服务架构、如何利用Spring Cloud和Docker构建微服务应用、微服务应用部署到阿里云容器服务三部分分享了基于Docker的微服务实战经验。在演讲中,李斌不仅详细介绍了微服务、Spring Cloud、服务发现模式等概念,并且对部分配置代码也进行了详解。

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在本文中,阿里云技术专家李斌从微服务架构、如何利用Spring Cloud和Docker构建微服务应用、微服务应用部署到阿里云容器服务三部分分享了基于Docker的微服务实战经验。在演讲中,李斌不仅详细介绍了微服务、Spring Cloud、服务发现模式等概念,并且对部分配置代码也进行了详解。

以下为现场分享观点整理。


微服务架构

单体应用VS微服务

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微服务顾名思义就是一些小服务,与之相对应的是单体应用。上图左侧四个模块是单体应用的架构、右侧四个模块代表着微服务架构,很多个微服务组合在一起形成大的应用,通过接口对外提供服务,服务之间通过远程调用,当更新其中一个微服务时,其他微服务不受任何影响。单体应用和微服务对比而言:微服务的特点是解耦的、自制的、协同的,而对于单体应用是大而全;微服务应用只完成一个功能,并达到最好,而单体应用通常包含多种能力;微服务对外提供的是服务接口,而单体应用提供的是模块接口;此外,微服务允许尝试新技术,如不同的语言,但服务内部变更不影响其他服务,而单体应用现有着成熟技术和中间件,但模块级别变更会导致应用更新;微服务具有较强的水平扩展能力,而单体应用垂直扩张能力很强。

容器技术

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容器技术实际是一种虚拟化技术,它有点类似于虚拟机,但和虚拟机又有差别,它比虚拟机的虚拟化方式轻量很多。因此它带来的效果就是快,这里快包含两层意思:一是Docker启动速度特别快;二是容器技术上手十分快,十分易学。上图是Docker官方的架构图,可以看到底层操作系统是共享的,每一个Docker镜像只打包与其他镜像不同的代码、插件等,这种差异化的打包方式使得镜像的大小很小,通常一个容器镜像只有几十兆左右。

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尽管Docker的表现形式是打包和运行环境,但Docker实际上是标准化的构建、交付、运维手段。在软件交付的生态链中,Docker就像集装箱一样,它将软件的交付与运维标准化,表现在以下几个方面:

  • 可组合,在同一环境之中,每个Docker之间是相互隔离的,因此在同一个环境中可以跑任意程序而不发生冲突。
  • 可移植,在不同环境中,同一个镜像运行表现完全一致。
  • 动态,Docker的可组合性和可移植性/超快的运行速度以及标准化的模式,使得Docker可以动态管理。

Spring Cloud

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Spring Cloud是对常见的分布是应用模式的封装,通常封装的内容包括:

  •  配置管理:Config Server
  •  服务发现:Eureka
  •  断路器:Hystrix
  •  智能路由:Zuul

这几者之间的关系如上图所示。在单体应用情况下,服务发现不存在任何困难,但微服务化之后,复杂的结构中寻找到服务的访问端点以及服务之间通信、对外提供服务以及监控海量服务都将面临着新的难题。

 

利用Spring Cloud和Docker构建微服务应用

服务发现

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在动态环境中服务发现分为两种模式:一是客户端发现模式;另一个是服务器端发现模式。两种模式的差别在于:服务端发现模式是通过一个负载均衡器作为一个单点进行服务发现;客户端发现模式中,负载均衡的功能由调用服务的服务自行承担,负载均衡的单点也随之消失。

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服务发现大致分为三种类型,第一种类型是:DNS 。所有的应用都支持域名发现,如上图所示,Server A访问Server B时,只需要知道Server B域名,就可以确保访问无差错。DNS Alias类似,用于访问多个实例中的其中一个实例,DNS Alias最大的好处是应用无需做任何改动,就可以直接使用。

在Docker 1.1版本之后,已支持DNS服务发现模式,如果应用运行在Docker内,同时不想做任何改动的情况下,可以选择DNS服务发现方式。但是,DNS有时会存在延迟现象或者TTL问题。

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第二种服务发现类型是Spring Cloud中的Eureka类型。Eureka是一种客服端负载均衡的发现模式,Eureka本身是一个服务发现的Server,它不负责负载均衡,它仅是内存了所有的服务端点,当请求来临时,告知请求所需的服务端点。

如上图框黑色代码所示,可以通Docker Compose模板实现在Docker中运行Eureka。

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第三种服务发现类型是阿里云容器服务提供的简单路由服务。简单路由服务是服务端发现模式,在集群内部内置了负载均衡器,外部请求通过负载均衡器找到后面的服务。

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三种服务发现模式相比较各具优缺点,Eureka的优点在于功能完善,缺点是仅支持Java语言,并且对代码有一定侵入;DNS的优点在于它与语言无关,支持广泛,同时代码不必做改动,并且Docker 1.10版本以上原生支持,缺点在于存在TTL和客户端Cache问题;简单路由服务的优点在于与语言无关,支持灵活的负载均衡策略,同时避免TTL问题,并且支持健康检查,缺点是有少量的路由开销。

服务间通信

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服务间通信首先需要在服务之间定义清晰的服务接口,接口之间可以用同步方式或异步方式表现出来,例如同步方式的REST接口。在Spring Cloud中封装了RestTemplate和FeignClient两类同步接口;异步机制通常采用消息队列。

服务之间的通信对于微服务而言并不是特别新的点,原有的同步和异步通信方式都适合微服务,具体使用时需要根据应用的特点进行选择。

服务接入和路由

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经过服务发现和服务通信之后,理论上服务可以正常运行起来了。上图显示的是,服务运行时,外部服务访问的示意图。

手机应用想访问后台时,需要三个内容,第一个内容需要显示产品、产品的名称、图片;第二个内容是根据用户访问历史的推荐;第三个是该产品的其他用户的评论。在后台三个内容对应着三个服务,每个服务中又存在多个实例,当手机应用自行判断访问实例时,负载过重。为了减轻这种负载,手机应用可以通过API Gateway代理。当请求到达API Gateway时,API Gateway在后台获取所需内容后,在API Gateway中进行组合,生成新的结果返回个手机应用。

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在Spring Cloud中,API Gateway可以通过Zuul实现。上图右侧代码是Zuul配置,这是Spring Cloud配置文件的部分代码,在Zuul中配置了三个规则:product、recommendation、comment。

左侧是Docker compose 模板在容器服务上部署Zuul的代码,通过指定Zuul镜像、确定端口、给定相应的实例以及其他一些细节,即可以完成Zuul部署。Zuul镜像本身是一个非常固定的镜像,镜像打包后,无需修改即可使用。

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阿里云简单路由服务同样可以实现API Gateway,通过在阿里云容器服务的部署模板中,对每个服务声明对外部署的端点状况,例如上图显示的product中的aliyun.routing.port_5557,将容器的5557端口描述成Product.image域名,在部署之后,可以在容器控制台中看到该链接,点击该链接既可产品的信息,通过简单路由服务,将外部流量导入内部进行服务发现。

配置管理

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在Spring Cloud中,配置管理可以使用Config Server完成,在Config Server中,具体的配置信息存在代码仓库中,配置服务直接访问代码仓库。当发生变更时,将变更信息push到代码仓库中即可,所有应用运行时只会连接配置服务器,具体步骤如上图所示。Config Server同样可以部署在阿里云容器上。

此外,在阿里云上,还可以利用OSS Volume同步配置信息。

监控和日志

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在Spring Cloud中提供了Spring Actuator,Spring Actuator自动在应用中开辟了HTTP/JSON的端点,通过HTTP/JSON提供应用的健康信息,用于第三方监控工具输入。对于应用级别的监控,通常是将第三方工具输入聚合。同时,阿里云容器服务提供了日志自动收集和分析,以及云监控。

服务部署和发布

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单机运行Docker和企业内实际使用是有很大的差异的,企业内实际使用时,需要考虑安全配置、调度、底层集群管理等因素。这些配置、调度的工作可由Docker的调度工具完成,目前常用的编排工具有Docker Swarm、Kubernetes等。

阿里云的容器服务(Container Service)提供了高性能可伸缩的容器应用管理服务,支持在一组云服务器上通过Docker容器来进行应用生命周期管理。开发人员只需要专注于构建代码,然后将代码编译好的镜像存入中心镜像仓库中;镜像仓库中的镜像会被部署到各环境中,如运行环境、开发环境、测试环境等。通过CaaS平台,将Build、Ship、Run与Devops结合,

使用者只需要在有代码的情况下就可以发布或更新应用。常见的发布方式有蓝绿发布、金丝雀发布、灰度发布。不同发布方式所追求的目标是在应用升级过程中,最大限度地对外提供服务。

 

完整示例

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上图是Docker和Spring Cloud在阿里云容器服务上运行微服务的示例。该示例包含两个可用区,每个可用区内的ECS运行包含产品、推荐、评论等微服务,再通过API Gateway对外部署,可用区外部有一个负载均衡器,用于负载均衡多个可用区的网关,每个可用区内都配置了Eureka和Config server,不同的可用区内分服务可以相互访问不同的Eureka和Config server。更多示例配置细节,请参考云栖社区文章:在阿里云容器服务上开发基于Docker的Spring Cloud微服务应用

关于分享者:

李斌,阿里云技术专家,专注于企业级软件开发、DevOps、微服务和Docker实践。


相关云服务

阿里云容器服务:https://www.aliyun.com/product/containerservice

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