这是我参与「第五届青训营 」伴学笔记创作活动的第 8 天。
1 微服务架构介绍
1.1 系统架构的演进历史
参见架构初探 ｜ 青训营笔记 - 掘金 (juejin.cn)的第一章
1.2 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
1.3 微服务架构的三大要素
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服务治理（本课程内容）
- 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
2 微服务架构原理及特征
2.1 微服务架构中的基本概念及组件
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服务（service）：一组具有相同逻辑的运行实体
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实例（instance）：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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集群（cluster）：通常指服务内部的逻辑划分，包含多个实例
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常见的实例承载形式：进程、VM、k8s pod......
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有状态 / 无状态服务：服务的示例是否存储了可持久化的数据（如磁盘文件）
2.2 服务间通信
- 微服务之间通过网络进行通信
- 常见的通信协议包括 HTTP、RPC
2.3 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
- 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？
- 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
- 直接指定 ip:port？
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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）
- 网状调用链路
3 核心服务治理功能
3.1 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
- 服务注册中心流量控制复杂，回滚难度大，基础设施要求高
3.2 流量治理
流量控制：在微服务架构中，可以从各个维度（地区、集群、实例、请求等）对端到端的流量在链路上进行精确控制
3.3 负载均衡 load balance
负责分配请求在每个下游实例上的分布
常见策略：
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Round Robin
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Random
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Ring Hash
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Least Request
3.4 稳定性治理
线上服务不可避免会出问题，这与程序的正确性无关。（例如网络攻击、流量激增、机房断电、光纤被挖、机器故障、网络故障等）
稳定性治理功能：
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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
4 字节跳动服务治理实践
4.1 请求重试的意义
- 本地函数调用：通常没有重试意义
- 远程函数调用
- 可能存在的异常：网络抖动、下游负载高导致超时、下游机器宕机、本地机器负载高导致调度超时、下游熔断和限流......
- 重试是有意义的，可以避免偶发性的错误，提高 SLA（Service-Level Agreement）
- 重试的意义
- 降低错误率：连续错误的概率远低于单次错误的概率
- 降低长尾延时：对于偶尔耗时较长的请求，重试有机会提前返回
- 容忍暂时性错误：规避网络抖动等暂时性异常
- 避开下游故障实例：一个服务中可能有少量实力故障，重试其他实例可以成功
4.2 请求重试的难点
- 幂等性
- POST 请求可以重试吗？
- 重试风暴
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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？
4.3 重试策略
- 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
- 防止链路重试：返回特殊的 status code，表示“请求失败，但别重试”
- 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
