微服务架构原理与特征｜青训营笔记

这是我参与【第五届青训营】伴学笔记创作活动的第9天。

一、重点知识内容

• 微服务架构由来及原理
• 服务治理功能

二、详细知识点

1.微服务架构介绍

1.1 系统架构演变历史

• 为何系统架构需要演进
  • 互联网爆炸式发展
  • 硬件设施快速发展
  • 需求复杂性多样化
  • 开发人员急剧增加
  • 计算机理论及技术发展
• 演进历史
  • 单体架构：all in one process
    • 优势：性能最高，冗余小
    • 劣势：debug困难，模块相互影响，模块分工开发流程复杂
  • 垂直应用架构：按照业务线垂直划分
    • 优势：业务独立开发维护
    • 劣势：不同业务存在冗余，每个业务还是单体架构（缺陷）
  • 分布式架构：提取业务无关的公共模块
    • 优势：业务无关的独立服务
    • 劣势：服务模块bug导致全站瘫痪、调用关系复杂、不同服务冗余
  • SOA架构：面向服务的架构
    • 优势：服务注册（拥有服务注册中心）
    • 劣势：整个系统设计中心化，需要从上至下设计，重构困难
  • 微服务架构：彻底的服务化架构
    • 优势：开发效率、业务独立设计，自下而上，故障隔离
    • 劣势：治理、运维难度高，观测挑战，安全性，分布式
• 架构概览
  • 包括SOA架构、服务配置和治理、链路追踪和监控
  • 包含网关、MQ

1.2 微服务架构核心要素

• 服务治理：服务注册、发现、负载均衡、扩缩容、流量治理、稳定性治理
• 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
• 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 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：没有必然对应关系，可以一个实例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
• 常见的实例承载方式：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）
• 例：HDFS对应微服务
  • NameNode：单独的服务，代码逻辑特别，单实例
  • DataNode：单独的服务，多实例
• 服务间通信
  • 单体服务：不同模块通信只是简单的函数调用
  • 微服务：服务间通信意味着网络传输

2.2 服务注册及发现

• 代码层面指定调用一个目标服务地址
  • 只有一个地址能够收到，倾斜资源
• DNS
  • 本地DNS存在缓存，导致延时
  • 负载均衡
  • 不支持服务实例探活检查
  • 域名无法配置窗口
• 服务注册及发现
  • 新增一个统一的服务注册中心，存储服务名到服务实例的映射
  • 上线：添加到服务中心，进行服务器检查
  • 下线：去服务中心删除某实例地址
• 流量特征
  • 统一网关入口
  • 内网通信多数采用RPC
  • 网状调用链路

3.核心服务治理

3.1 服务发布

• 指让一个服务升级运行新的代码的过程
• 难点
  • 服务不可用
  • 服务抖动
  • 服务回滚
• 思想：蓝绿部署
  • 将服务分成蓝绿两个集群
  • 发布分集群进行，在升级时切换集群
  • 简单稳定，但需要两倍资源
• 思想：灰度发布（金丝雀发布）
  • 尝试发布一个新的实例
  • 若没有问题，停掉一个原来的实例
  • 再发布下一个新的实例
  • 问题：需要一致切换流量，回滚困难

3.2 流量治理

• 在微服务架构下可以基于地区、集群、实例、请求等维度，对端到端流量的路由路径进行流量治理

3.3 负载均衡

• 负载均衡负责分配请求在每个下游实例上的分布
• LB策略
  • Round Robin
  • Random
  • Ring Hash
  • Least Request

3.4 稳定性治理

• 线上服务总是会出问题的
• 常见稳定性治理
  • 限流：大量输入时拒绝一定的输入
  • 熔断：调用某服务多次不成功，服务熔断拒绝上游
  • 过载保护：当某服务压力非常大时，触发过载拒绝输入
  • 降级：某服务压力很大时，只接受重要服务流量

三、个人总结

本节课主要学习了微服务架构原理及其特征，以及常见的服务发布、流量和稳定性治理内容。课程较为抽象，可能需要具体结合实例进行进一步学习。