从一个简单需求学习微服务思想

阳光穿透心脏的1/2处 2022-04-05 09:14 167阅读 0赞

从一个案例来看，如何在做架构设计时利用微服务的思想来帮我们解决问题。

# 背景介绍 #

公司对产品服务的管理目前还停留在物理机的那种理念，虽然阿里云、AWS、腾讯云、OpenStack等云平台用的不亦乐乎，但仍然停留在针对hostname和ip的管理上。如果想发布一个新版本，需要将设计到的所有机器的ip整理到一起，然后借助Ansible将产品更新上去。

这种现状的形成，并不只是技术上的落后，还有成本上的限制，毕竟包年付费模式要比按需付费便宜一大半。但是给运维团队带来的困扰也很大，毕竟遇到高峰期还是需要多备一套扩容组来扛流量，运维工程师除了要维护“静态的”云实例，还要维护这部分“动态的”云实例，运维成本很大。产品迭代后，包年的实例通过Ansible更新好后，运维工程师还要登陆到云平台上，选中一个更新后的实例，导出镜像，再将这个镜像更新到伸缩组的伸缩规则，这样才能保证伸缩组扩容出来的新实例运行的是新版本的应用。

# 需求下发： #

开发一个系统可以直接从Ansible那边传来IP和伸缩组ID后，我的系统要把阿里云中伸缩组的镜像更新为该IP对应实例的镜像。

# 设计阶段： #

## 产品的定位和扩展性 ##

如果单单只实现这一点功能，可以写个python或者SpringMCV项目，调用阿里云的SDK就可以搞定。当我分析公司现有的资源和软件产品时发现，目前并没有一款这种对接云平台的辅助系统，所以我们可以把项目的定位抬高一些，做成对接所有云平台，甚至是对接运维所有辅助系统的这么一个项目。

最终选定用SpringFramework微服务架构来开发，虽然前期投入比较大，但是会带来很多优点：

1， 每个逻辑节点可以配置多个物理节点达到高可用性。

2， 自动的服务发现和注册机制

3， 节点间松耦合，新增和修改扩展灵活

4， 统一的API网关，提供转发和过滤功能

5， 可以添加Spring Config（统一配置中心）、Spring Bus（配置热修改）、Spring Sleuth（日志追踪）等辅助节点满足大批量节点管理

### 现阶段：  ###

开发了4个节点：服务注册中心（Register）、对外服务网关（Gateway）、云总控（CloudCenter）、云分控（AliyunClient），架构图如下：

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其中注册中心是基础运维研发关心的节点，用来观察服务节点的健康状况；Gateway是对外提供服务的入口，采用Restful协议，可定制安全规则（目前采用IP白名单）；其它节点为内部服务节点，不对外暴漏，不允许直接访问。

### 再阶段： ###

后续与云平台相关的新功能，与阿里云有关的可以继续修改阿里云分控节点的代码，如果涉及到其它平台，新添加节点。

这样设计的优点：1 某个云平台API升级、SDK更新等不会影响到其它节点代码的可用性；2 每个云平台根据自己的压力单独扩展资源。

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### 终极形态： ###

对接更多的系统，扩展更多的组件

除开与云平台相关的功能，后续如果有其它模块需要开发的部分，也可以放到该项目中来。随着项目复杂度的增加，物理节点达到一定规模后，靠基础运维人工管理整套系统将会变的非常困难，需要引入Spring Cloud辅助工具。

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## API核心步骤 ##

1 DescribeInstances：通过基准实例的内网ip查询对应实例id

2 CreateImage：使用实例id创建一个新镜像，记录镜像id

3 DescribeImages：通过镜像id查询镜像状态及progress，直到available为止

4 DescribeScalingGroups：通过伸缩组id查询到生效中的伸缩配置，记录ID

5 ModifyScalingConfiguration：修改伸缩配置，指向新的镜像

## 提高用户体验体验 ##

阿里云基于实例制作镜像的过程几分钟至几小时时间不等，用户通过RESTFul的POST请求通过Json体传入实例IP和伸缩组ID后，将会陷入漫长的等待过程，所以操作请求和状态返回需要设计成异步形式避免等待。

异步又有两种可选的实现方式：1，后端任务完成后通过Queue通知客户；2，提供状态和进度的查询接口供客户端调用。两种方式各有利弊，对于请求者来说前者是被动的等待，不知道中间状态，甚至不知道死活；后者需要请求者通过get不断来轮询，但是可以拿到任务的进度。

所以，最终的设计是当收到任务请求后，经过简单校验直接转交后台处理，同时将查询进度的url通过http的response返回给请求端。

客户对自己的镜像可以有自定义的命名规则，方便后期维护和在云平台的查询，所以添加一个可选参数，让客户可定制镜像名称的前缀。

## 细节考虑 ##

### 1 异步任务线程池 ###

因为任务是异步执行的，而且前面也说过，一次任务的执行从十几分钟到几小时不等，如果不做控制很有可能线程数爆掉，所以处于安全和效率的考虑，需要增加任务的线程池。如果线程池扛不住并发数，只能扩展物理节点。

### 2 任务状态缓存 ###

因为无法控制客户端调用状态查询接口的频率，如果完全透传给阿里云会严重影响我自己系统的性能。所以在设计中增加一层缓存，客户端接口只查询缓存中的状态，缓存层每1min调用一次阿里云的镜像状态接口更新一次缓存中的状态。

### 3 阿里云API容错机制 ###

这个是上线后遇到的问题，由于网络的问题从我的系统到阿里云的服务并不能保证100%的问题，所以当轮询制作镜像任务状态时有极小概率会失败，但其实在阿里云端制作镜像的任务仍在运行中，但是在我的系统里却认为以失败结束了。

所以对于特定的API需要增加容错机制，连续3次API调用失败后才认为真正失败。

# 部分源码分享： #

[https://github.com/yejingtao/ci-register.git][https_github.com_yejingtao_ci-register.git]

[https://github.com/yejingtao/ci-gateway.git][https_github.com_yejingtao_ci-gateway.git]

[https://github.com/yejingtao/ci-cloudcenter.git][https_github.com_yejingtao_ci-cloudcenter.git]

[https://github.com/yejingtao/ci-aliclient.git][https_github.com_yejingtao_ci-aliclient.git]

注意：因为我使用的JVM本地缓存，所以当前的服务需要java -jar部署到一台机器上，后续我会把本地缓存改造为共享缓存。

# 总结： #

微服务开发是一个循序渐进的过程，只要开始把架构搭建好，随着功能一点点的添加，跟搭积木一样可以慢慢构建出一个庞大的系统，而且添加新功能模块对现有功能冲击很小。

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[https_github.com_yejingtao_ci-register.git]: https://github.com/yejingtao/ci-register.git
[https_github.com_yejingtao_ci-gateway.git]: https://github.com/yejingtao/ci-gateway.git
[https_github.com_yejingtao_ci-cloudcenter.git]: https://github.com/yejingtao/ci-cloudcenter.git
[https_github.com_yejingtao_ci-aliclient.git]: https://github.com/yejingtao/ci-aliclient.git