微服务架构原理 | 青训营笔记

这是我参与「第三届青训营 -后端场」笔记创作活动的第4篇笔记.

微服务架构介绍

系统架构演变历史

1. 单体架构

• 优点：性能最高；冗余小
• 缺点：debug困难；模块相互影响；难以分工合作开发

2. 垂直应用架构

• 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

3. 分布式架构

• 优点：可以抽出与业务无关的独立服务
• 缺点：服务模块bug导致全站瘫痪；调用关系复杂；不同服务冗余

4. SOA结构（Service Oriented Architecture）

• 优点：服务注册功能
• 缺点：整个系统设计是中心化的；需要自上而下设计；重构困难

5. 微服务架构

• 优点：高效；业务独立设计；自上而下；故障隔离
• 缺点：治理、运维难度大；观测挑战；安全问题；分布式系统复杂性

微服务架构概览

微服务架构核心要素

微服务架构原理及特征

基本概念

服务(service)： 一组具有相同逻辑的运行实体。
实例( instance)： 一个服务中，每个运行实体即为一个实例。
实例与进程的关系： 实例与进程之间没有必然对应关系，可以一个实例可以对应一个或多个进程(反之不常见)。
集群(cluster): 通常指服务内部的逻辑划分，包含多个实例。
常见的实例承载形式: 进程、VM、k8s pod……
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(例如磁盘文件)。
服务间通信： 对单体服务来说，不同模块通信只是简单的函数调用。对于微服务，服务间通信意味着网络传输

服务上下线过程

• 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 不能影响正常服务

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）

核心服务治理功能

服务发布

让一个服务升级运行新的代码的过程。

• 难点

• 蓝绿部署 简单稳定，消费两倍资源
  

• 灰度发布

流量治理

基于地区、集群、实例、请求等维度，对端到端流量的路由路径进行精确控制。

复杂均衡

负责分配请求在每个下游实例上的分布.\

稳定性治理

与程序正确性无关的问题.

• 限流
  • 限制服务处理的最大 QPS，拒绝过多请求
• 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
• 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
• 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