淺談服務治理與微服務


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近期都在談微服務,本人也正在做相關的工作,應領導要求做了一個微服務的分享,本篇文章主要來源於分享的PPT,所以有些簡單,有問題可以在下面留言,大家 一起討論。

本篇文章先簡單介紹了互聯網架構的演變,進而介紹了服務化,最后再介紹微服務,微服務是服務治理的升級也是互聯網架構的進一步延伸。

互聯網架構演變

一體架構

在計算機軟件發展早期,一般桌面軟件都是采用這種架構,不管是界面還是業務處理還是數據處理都放到一個包中。這種其實談不上架構,但也可以說是很好的架構,因為它足夠簡單。

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mvc架構

但隨着瀏覽器的出現便產生了web應用,web應用的特點是界面部分是顯示在瀏覽器中,服務處理是在服務容器中的,頁面顯示一般用css+js+html技術來處理,而后端可以用java、php等語言,這就產生了前后端分離。對於web系統,一體架構難以滿足前后端分離的開發需求,因而便產生了MVC架構。

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MVC才算的上真正意義上的架構,因為它除了解決了前后端分離問題,還引入了一種全新的開發模式,用一種業務邏輯、數據、界面顯示分離的方法組織代碼,使得整個應用層次更加分明,而且各個層次之間不但減低了耦合性,還提高了各個層次的可重用性。

但隨着應用規模的不斷擴大,應用模塊不斷增加,整個應用也顯得越來越臃腫,維護起來也更加困難,因此便又產生了多應用架構。

多應用架構

多應用架構很簡單,就是把原來的應用按照業務特點拆分成多個應用。比如一個大型電商系統可能包含用戶系統、商品系統、訂單系統、評價系統等等,我們可以把他們獨立出來形成一個個單獨的應用。多應用架構的特點是應用之間各自獨立 ,不相互調用。

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多應用雖然解決了應用臃腫問題,但應用之間相互獨立,有些共同的業務或代碼無法復用。

分布式架構

對於一個大型的互聯網系統,一般會包含多個應用,而且應用之間往往還存在共同的業務,並且應用之間還存在調用關系。除此之外 ,對於大型的互聯網系統還有一些其它的挑戰,比如如何應對急劇增長的用戶,如何管理好研發團隊快速迭代產品研發,如何保持產品升級更加穩定等等 。

因此,為了使業務得到很好的復用,模塊更加容易拓展和維護,我們希望業務與應用分離,某個業務不再屬於一個應用,而是作為一個獨立的服務單獨進行維護。應用本身不再是一個臃腫的模塊堆積,而是由一個個模塊化的服務組件組合而成。

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服務化

服務化的特點

上面介紹的分布式架構即服務化。我們再總結一下,服務化主要有如下特點:

  • 應用按業務拆分成服務
  • 各個服務均可獨立部署
  • 服務可被多個應用共享
  • 服務之間可以通信

服務化的好處

那么企業采用服務化有哪些好處呢?

  • 架構上系統更加清晰
  • 核心模塊穩定,以服務組件為單位進行升級,避免了頻繁發布帶來的風險
  • 開發管理方便
  • 單獨團隊維護、工作分明,職責清晰
  • 業務復用、代碼復用
  • 非常容易拓展

服務化實現方式

如果要實現服務化的話,最常用的方式就是利用RPC框架。因為服務組件一般分布在不同的服務器上,所以要實現服務化需要解決的第一個問題就是RPC**遠程服務調用**。類似於RPC方案有很多,比如:

  • Java RMI
  • WebService
  • Hessian
  • Http
  • Thrift
  • … …

服務化面臨的挑戰

上面提到要實現服務化首先需要解決遠程服務調用問題,除此之外,還有很多其他問題需要解決。

  • 服務越來越多,配置管理復雜
  • 服務間依賴關系復雜
  • 服務之間的負載均衡
  • 服務的拓展
  • 服務監控
  • 服務降級
  • 服務鑒權
  • 服務上線與下線
  • 服務文檔
  • … …

服務治理

上面提到了服務化,其實要想服務化,服務治理是關鍵。那么有沒有好的服務治理方案呢?答案是有的,而且很多人都在用這個框架,他就是-dubbo。dubbo就是一個帶有服務治理功能的RPC框架。

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dubbo提供了一套較為完整的服務治理方案,所以企業如果要實現服務化的話,dubbo 是很好的一個選擇。這里簡單介紹一下dubbo服務治理相關方案。

服務發現注冊

服務治理領域最重要的問題就是服務發現與注冊。dubbo中引入了一個注冊中心的概念,服務的注冊與發現主要就依賴這個服務中心。

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dubbo注冊中心服務注冊發現的具體過程:

  • 服務提供者啟動,向注冊中心注冊自己提供的服務
  • 消費者啟動,向注冊中心訂閱自己需要的服務
  • 注冊中心返回服務提供者的列表給消費者
  • 消費者從服務提供者列表中,按照軟負載均衡算法,選擇一台發起請求

服務監控

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集群容錯

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負載均衡

  • Random Loadbalance
  • RoundRobin
  • LeastActive
  • ConsistentHash

dubbo服務治理優勢

  • 注冊中心只負責注冊查找,不負責請求轉發,壓力小
  • 注冊中心宕機影響消費者,消費者本地緩存服務地址列表
  • 注冊中心對等集群,宕掉一台自動切換到另外 一台
  • 服務提供者無狀態,可動態部署,注冊中心負責推送
  • 統計無壓力,本地內存中累計次數,每分鍾發送注冊中心
  • 消費者調用服務者,自動軟負載均衡
  • 通過服務中心可追蹤依賴關系
  • 監控中心為擴容和降級提供依據
  • 可啟用acl機制進行鑒權
  • 與Spring整合,接入簡單松耦合
  • 多種序列化協議支持

dubbo的不足

  • 消費者仍需要依賴配置中心
  • 消費者仍需要依賴jar包配置provider
  • 提供者文檔管理功能缺失
  • 無統一入口
  • 不支持OAuth2.0
  • 內部鑒權不方便管理
  • 無外部應用鑒權
  • 接口基本裸奔,無法直接對外暴露服務
  • IT治理不方便

微服務

現在很多人都在談微服務,那么到底什么是微服務呢?這里談談我對微服務的理解。

微服務有兩個核心:

  • 微:服務的粒度要細,即服務要細化到API
  • 服務:提供好服務,要讓用戶感到好用(要做到這一點很不容易)

上面兩個核心總結起來,可以用下面這幅圖表示:

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從上面這幅圖看出,微服務特別簡單(好的架構就應該簡單),我們把服務再拆分成一個個API,API是一個完整的功能。然后我們把API扔到一個“雲上”,然后用戶就可以到“雲上”獲取所有API的服務,這個“雲”保證能提供好的服務。

我們可以看到,有了微服務之后,服務對用戶來說變得特別簡單,而且上面dubbo的不足之處在微服務這里都解決了。使用者不再需要依賴任何jar包,不再需要去注冊中心查找服務,不再去做鑒權處理,不用擔心服務掛掉,不用擔心不會使用服務,所有的問題這個“雲”都解決了。這也是微服務的核心之一,提供好服務。

說到這里,大家就應該大體知道該怎么做微服務了,圖中的“雲”是關鍵。下面我們就慢慢撥開這朵雲。

微服務的實現

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微服務的關鍵是服務網關,所以,上面提到的“雲”就是服務網關。要做微服務,我們先定義一下微服務需要具備的特點。

微服務的特點

服務需要再細化成API(服務接口——>服務API)

  • 每個服務由一組API組成
  • 以API形式對外提供統一格式的服務
  • 使用者無需任何配置,直接調用(http)
  • 完整的API文檔
  • API服務安全可靠穩定

微服務要解決的問題

上面提到了,dubbo還存在一些問題 ,其實dubbo存在的問題 就是 微服務要解決的問題,這里 再總結一下。當然,dubbo和微服務的側重點不一樣,dubbo側重於內部接口之間的RPC,而微服務則側重於對外提供服務。

  • 統一入口
  • 安全控制:防刷限流
  • 統一鑒權:應用鑒權、用戶鑒權、OAuth鑒權、ACL
  • 協議轉換:http、dubbo、Protobuf
  • API配置管理
  • API上線、下線
  • API與服務接口映射
  • 監控與報警
  • 整體架構的可拓展、高並發、分布式
  • 服務容器自動收縮、擴容

實現方案

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  • 負載均衡層:nginx/lvs/F5
  • 微服務層 
    • 高性能服務網關
    • 統一入口、API配置管理、分流鑒權、服務監控、協議轉換
    • API映射、OAuth2.0、API文檔管理
    • 分布式、可拓展
  • 服務治理層 
    • 成熟的服務治理框架dubbo
    • MQ服務之間解耦
  • 彈性雲 
    • 服務docker化
    • 基於訪問壓力的實時集群調度與管理

彈性雲

這里簡單介紹一下彈性雲的概念,微服務要想提供好服務,保證API不能掛掉並且有好的性能,需要很高的運維要求。這里的彈性雲便是自動化運維解決方案,對訪問壓力進行監控,根據監控解決調度應用的發布和回收。

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