这是我参与「第三届青训营 -后端场」笔记创作活动的的第5篇笔记。
一、微服务架构介绍
系统架构的演进历史
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单体架构
- All in one process
- 优点：性能高，冗余小
- 缺点：debug困难，模块相互影响，分工开发流程复杂
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垂直应用架构
- 按照业务线垂直划分
- 优点：业务独立开发维护
- 缺点：不同业务存在冗余，每个业务还是单体
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分布式架构
- 抽出与业务无关的公共模块
- 优点：业务无关的独立服务
- 缺点：冗余高，调用复杂，聚合性高
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SOA架构
- 面向服务
- 优点：服务注册
- 缺点：系统设计中心化，需要从上至下设计，重构困难
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微服务架构
- 彻底的服务化
- 优点：开发效率高，业务独立设计，自下而上，故障隔离
- 缺点：治理运维难度高，安全性低，分布式系统架构困难
微服务架构概览
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网关
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服务配置和治理
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链路追踪和监控
微服务架构的三大要素
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服务治理
- 服务注册
- 服务发现
- 负载均衡
- 扩缩容
- 流量治理
- 稳定性治理
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可观测性
- 日志采集
- 日志分析
- 监控打点
- 监控大盘
- 异常报警
- 链路追踪
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安全
- 身份验证
- 认证授权
- 访问令牌
- 审计
- 传输加密
- 黑产攻击
二、微服务架构原理及特征
微服务架构中的基本概念及组件
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服务
- 一组具有相同逻辑的运行实体
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实例
- 一个服务中的每个运行实体
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实例与进程的关系
- 没有必然对应关系，一般一对一或者一对多
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常见的实例承载形式
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进程、VM、k8s pod......
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有状态/无状态服务：服务的实例是否存储了可持久化的数据。
服务间通信
对于单体服务不同模块之间通信只是简单的函数调用，但微服务服务间通信意味着网络传输
- 微服务之间通过网络进行通信
- 常见的通信协议包括 HTTP、RPC
服务注册及服务发现
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基本问题
- 服务间调用中，如何指定下游服务实例的地址？
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简单方案
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直接指定 ip:port？
- 没有任何动态能力
- 有多个实例下游实例怎么办？
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使用 DNS？
- 本地 DNS 存在缓存，导致延迟
- DNS 没有负载均衡
- 不支持服务探活检查
- DNS 不能指定端口
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服务注册发现
- 新增一个统一的服务注册中心，用于存储服务名到服务实例之间的映射关系
- 旧服务实例下线前，从服务注册中心删除该实例，下线流量
- 新服务实例上线后，在服务注册中心注册该实例，上线流量
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微服务流量特征
- 统一网关入口
- 外网通信多数采用 HTTP，内网通信多数采用 RPC（Thrift, gRPC）
三、核心服务治理功能
服务发布
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何为服务发布
- 让一个服务升级运行新的代码的过程
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服务发布难点
- 服务不可用
- 服务抖动
- 服务回滚
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蓝绿部署
- 将服务分成两个部分，分别先后发布
- 简单、稳定
- 但需要两倍资源
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灰度发布（金丝雀发布）
- 先发布少部分实例，接着逐步增加发布比例
- 不需要增加资源
- 回滚难度大，基础设施要求高
流量治理
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流量控制
- 在微服务架构中，可以从各个维度对端到端的流量在链路上进行精确控制
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控制维度
- 地区维度
- 集群维度
- 实例维度
- 请求维度
负载均衡
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Round Robin
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Random
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Ring Hash
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Least Request
稳定性治理
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限流
- 限制服务处理的最大 QPS，拒绝过多请求
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熔断
- 中断请求路径，增加冷却时间从而让故障实例尝试恢复
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过载保护
- 在负载高的实例中，主动拒绝一部分请求，防止实例被打挂
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降级
- 服务处理能力不足时，拒绝低级别的请求，只响应线上高优请求
四、字节跳动服务治理实践
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请求重试的意义
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本地函数调用
- 通常没有重试意义
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远程函数调用
- 网络抖动、下游负载高、下游机器宕机......
- 重试是有意义的，可以避免偶发性的错误，提高 SLA
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重试的意义
- 降低错误率
- 降低长尾延时
- 容忍暂时性错误
- 避开下游故障实例
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请求重试的难点
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幂等性
- POST 请求可以重试吗？
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重试风暴
- 随着调用链路的增加，重试次数呈指数级上升
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超时设置
- 假设调用时间一共1s，经过多少时间开始重试？
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重试策略
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限制重试比例
- 设定一个重试比例阈值（例如 1%），重试次数占所有请求比例不超过该阈值
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防止链路重试
- 返回特殊的 status code，表示“请求失败，但别重试”
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Hedged Requests
- 对于可能超时（或延时高）的请求，重新向另一个下游实例发送一个相同的请求，并等待先到达的响应
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重试效果验证
- 字节跳动重试组件能够极大限制重试发生的链路放大效应
