微服务架构介绍

系统管理员 2023-10-12 21:46 51阅读 0赞

微服务作为近几年出现的词，一出现就受到了公司的一致好评。前几年找工作还没有微服务这个概念，现在找工作没有微服务可就很难了。那么接下来就来了解一下微服务架构是怎么样的。

#### 微服务架构介绍 ####

*  1 微服务架构介绍
 *   *  1.1 系统架构演变历史
     *  1.2 微服务架构概览
     *  1.3 微服务架构核心要素
 *  2.微服务架构原理及特征
 *   *  2.1 基本概念
     *  2.2 服务注册与发现
     *  2.3 流量特征

## 1 微服务架构介绍 ##

### 1.1 系统架构演变历史 ###

首先我们先了解一下：为什么系统架构需要演进？

*  互联网的爆炸性发展
 *  硬件设施的快速发展
    
     *  硬件：包括 CPU、MEM、存储、网络
 *  需求复杂性的多样化
    
     *  文本、图片、音频、视频、VR
 *  开发人员的急剧增加
    
     *  早期的精英程序猿，如今的开发平台
 *  计算机理论及技术的发展
    
     *  算法（Paxos Raft）NoSQL大数据

下图就是系统架构的演变历史进程：  
![在这里插入图片描述][028660c549d86a40e29c9b12e566f650.png]

1.  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
        
         *  非核心功能导致程序崩溃
     *  模块分工、开发流程  
        ![在这里插入图片描述][00033a7dd7ecf54d4b14c99ec892fd36.png]
2.  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
     *  
    
    不同业务线的模块存在冗余，无法复用  
    ![在这里插入图片描述][93d5c9bb52b3435c988e42c2370e6e59.png]
3.  分布式架构  
    抽出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 可导致全站瘫痪
     *  调用关系复杂
     *  不同服务冗余  
        ![在这里插入图片描述][2ab349e8648bc784860a30a4c5cfe584.png]
4.  SOA架构（Service Orriented Architecture）  
    面向服务
    
    优势
    
     *  服务注册
     *  
    
    劣势
    
     *  整个系统设计是中心化的
     *  需要从上至下设计
     *  重构困难  
        ![在这里插入图片描述][78940fbdbfac3b040fd9ed342ef02d7e.png]
5.  微服务架构  
    彻底的服务化
    
    优势
    
     *  开发效率
     *  业务独立设计
     *  自下而上
     *  故障隔离
     *  
    
    劣势
    
     *  治理、运维难度增加
     *  观测挑战
     *  安全性
     *  分布式系统本身的复杂性  
        ![在这里插入图片描述][600354916ace1dd943523dc7431ab4ba.png]

### 1.2 微服务架构概览 ###

微服务架构大体全貌  
![在这里插入图片描述][c7e00ff3de4e268d64e623e380f3f492.png]

### 1.3 微服务架构核心要素 ###

*  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
     *  …
 *  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
    
     *  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）。  
    ![在这里插入图片描述][0ef47c9bcd6c436d9d233fd1bdda8dd6.png]  
    例子：  
    如果把 HDFS 看作一组微服务  
    ![在这里插入图片描述][4b721b3ada854c3fa0f7d542fdddcdf4.png]

服务间通信：

*  对于单体服务，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。  
    ![在这里插入图片描述][2cf5aa3106014ed9aee972277022cfc9.png]

### 2.2 服务注册与发现 ###

问题：`在代码层面，如何指定调用一个目标服务的地址（ip:port）?`

对于网络通信功能（不管是 http 还是rpc），我们指导需要指定远程的 ip port。  
既然服务之间存在通信关系，在实际代码层面，如何写通信地址。

1.  如果是 `hardcode` 的方式指定下游实例地址有什么问题？  
    ![在这里插入图片描述][31b9643865f448a38fc3fc23bb597faa.png]  
    服务有多个实例，没法 hardcode （记住一个服务的所有实例都是运行同一份代码）  
    服务实例 ip port 本身是动态变化的。
2.  DNS
    
     *  本地 DNS 存在缓存，导致延时
     *  负载均衡问题
     *  不支持服务实例的探活检查
     *  域名无法配置端口  
        ![在这里插入图片描述][3f26c49666fd4239bcc0eaa24360c142.png]  
        `DNS 的思想是：中间层`

通过上述的问题我们知道：  
`解决思路`：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的映射。  
![在这里插入图片描述][46de4e1ebb48404fb6c824d1b6f7fa72.png]

> 服务实例上线及下线过程

知道了服务发现的基本机制，接下来查看基于服务发现来实现平滑无损的服务实例上下线流程。因为我们不能直接下线，因为还有流量存在。

下面就是一个服务实例下线的过程  
：首先会先从注册中心中去除，在服务B中去掉，之后流量没有后直接从服务B中就没有了。图示如下。  
![在这里插入图片描述][7da086c810c44d1ab145fd49a4f4101d.png]  
![在这里插入图片描述][1fc58044f42e4eba96a37a6b39042c1c.png]  
![在这里插入图片描述][fbfa80b233a84b60839efa76e0fa26a3.png]  
![在这里插入图片描述][b854efbd5bc94bdeafcfeb80ad4c16b1.png]

此时服务B只有两个实例，压力有点大，重新添加一个实例

上线一个服务和之前的类似：我们可以看下面的图解。  
：首先会线到服务B，并进行 health check。之后上线到服务中心  
![在这里插入图片描述][7f89e7bc6fd0447381d13d46cee1101a.png]  
ok之后将其注册到服务注册中心中  
![在这里插入图片描述][95a4c364e45744b7ac7a16ecff2bb0e8.png]  
![在这里插入图片描述][53f642d5528c488d82d610af835867e6.png]

### 2.3 流量特征 ###

从流量的视角看看微服务架构的全貌

*  统一网关入口
 *  内网通信多数采用RPC
 *  网状调用链路  
    ![在这里插入图片描述][891bcc6ba600472e83def1b2e3c3c987.png]  
    弱化连接的概念，强调的是请求。

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