我為什么選擇微服務(wù)架構(gòu)？

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眾所周知，單體應(yīng)用程序，由于其種種不足，幾乎不支持敏捷方法。如果你想為一個(gè)大型或復(fù)雜的業(yè)務(wù)創(chuàng)建一個(gè)軟件項(xiàng)目，最好從微服務(wù)架構(gòu)開(kāi)始。

微服務(wù)架構(gòu)是一種靈活的架構(gòu)，可以顯著性地提高應(yīng)用程序靈活性、可擴(kuò)展性等。

微服務(wù)架構(gòu)路線

據(jù)我了解很多開(kāi)發(fā)者，想知道他們應(yīng)該如何開(kāi)始微服務(wù)架構(gòu)旅程，雖然有成千上萬(wàn)的資源可以使用，但是資源到處分散。我決定通過(guò)為微服務(wù)架構(gòu)學(xué)習(xí)定義路線圖，使這段旅程更加清晰。

基本思路

基于微服務(wù)的架構(gòu)通常有幾個(gè)獨(dú)立的單元，它們協(xié)同工作以接收和處理各種請(qǐng)求。這個(gè)復(fù)雜的某些部分可以是插件，這意味著在需要的情況下，你可以在不干擾應(yīng)用程序的整體工作情況下， 新增一個(gè)新插件或刪除一個(gè)插件。

例如，如果你決定實(shí)現(xiàn)一個(gè)微服務(wù)架構(gòu)，你應(yīng)該熟悉應(yīng)用程序生命周期中的各種關(guān)注點(diǎn)，如持久化、日志記錄、監(jiān)控、負(fù)載均衡、緩存等，此外你還應(yīng)該知道哪些哪些工具比較好或哪些堆棧更適合你的應(yīng)用程序。

本文，我將從以下幾個(gè)方面來(lái)介紹各種關(guān)注點(diǎn)

1. 它是什么？
2. 我為什么要使用它？
3. 哪些工具比較好？

請(qǐng)注意，我在哪些工具比較好部分提到了兩三個(gè)哪些工具比較好，當(dāng)然，我們還有很多其他哪些工具比較好，選擇這些哪些工具比較好的標(biāo)準(zhǔn)是業(yè)務(wù)需求，受歡迎程度、性能、開(kāi)源以及更新頻率。

再次注意，我們還有基于云的服務(wù)，這不在本文討論的范圍內(nèi)。

圖片

本文，我用上圖作為架構(gòu)圖示例。這個(gè)圖涉及到大部分微服務(wù)架構(gòu)組件，雖然不是也很全面，但是微服務(wù)架構(gòu)的標(biāo)準(zhǔn)模型。

本文將會(huì)介紹微服務(wù)架構(gòu)的關(guān)注點(diǎn)有：

• Docker
• 容器編排
• Docker容器管理
• API網(wǎng)關(guān)
• 負(fù)載均衡
• 服務(wù)發(fā)現(xiàn)
• 事件總線
• 日志記錄
• 監(jiān)控和警報(bào)
• 分布式追蹤
• 數(shù)據(jù)持久化
• 緩存
• 云供應(yīng)商

Docker

它是什么：

Docker 是一個(gè)開(kāi)源平臺(tái)，用于容器化你的應(yīng)用程序，其中包含你的應(yīng)用程序在各種環(huán)境中運(yùn)行所需的類庫(kù)和依賴項(xiàng)。在 Docker 的幫助下，開(kāi)發(fā)團(tuán)隊(duì)能夠?qū)?yīng)用程序打包到容器中。

我為什么要使用它：

實(shí)際上，Docker 是容器化應(yīng)用程序的哪些工具比較好之一，你也可以在不使用 Docker 的情況下創(chuàng)建容器，Docker 的真正好處是使這個(gè)過(guò)程更容易、更安全、更簡(jiǎn)單。

哪些工具比較好：Docker

容器編排

它是什么：

在容器化應(yīng)用程序后，你將需要一些哪些工具比較好來(lái)管理容器化應(yīng)用程序，以執(zhí)行一些手動(dòng)和自動(dòng)操作，例如水平擴(kuò)展。

我為什么要使用它：

這些哪些工具比較好為你的應(yīng)用程序管理提供一些服務(wù)，例如自動(dòng)負(fù)載均衡，保證服務(wù)的高可用性。

這種服務(wù)是通過(guò)定義多個(gè)管理器節(jié)點(diǎn)來(lái)完成的，如果一個(gè)節(jié)點(diǎn)管理器出現(xiàn)任何故障，其他管理器可以保持應(yīng)用程序服務(wù)可用。

哪些工具比較好：Kubernetes or K8s，Docker Swarm

Docker 容器管理

它是什么：

管理 Docker 環(huán)境、配置、安全等。

我為什么要使用它：

為用戶提供了一個(gè)基于 GUI 的Docker 容器管理，可以使他們不必處理不舒服的 CLI。這些工具也為開(kāi)發(fā)人員提供了豐富的 UI 來(lái)構(gòu)建和發(fā)布他們的鏡像，還可以通過(guò)提供簡(jiǎn)化的用戶界面來(lái)更輕松地執(zhí)行一些操作任務(wù)，例如服務(wù)水平擴(kuò)展。

哪些工具比較好：Portainer , DockStation, Kitematic,Rancher

API網(wǎng)關(guān)

它是什么：

API 網(wǎng)關(guān)可以被視為一種充當(dāng)你的應(yīng)用程序服務(wù)和不同客戶端之間的中間件。API 網(wǎng)關(guān)可以管理許多事情，例如：

Routing ：網(wǎng)關(guān)接收所有 API 請(qǐng)求并將它們轉(zhuǎn)發(fā)到目標(biāo)服務(wù)。

Logging ：你將能夠在一處記錄所有請(qǐng)求。

Authorization: 檢查你作為用戶是否有資格訪問(wèn)該服務(wù)，如果沒(méi)有，可以拒絕該請(qǐng)求

Performance profiling：你可以估計(jì)每個(gè)請(qǐng)求的執(zhí)行時(shí)間并檢查你的應(yīng)用程序瓶頸。

Caching：通過(guò)在網(wǎng)關(guān)級(jí)別處理緩存，你將消除服務(wù)上的大量流量。

事實(shí)上，它是作為一個(gè)反向代理工作的，客戶端只需要知道你的網(wǎng)關(guān)，應(yīng)用服務(wù)就可以隱藏起來(lái)，不直接向其他系統(tǒng)暴露。

我為什么要使用它：

如果沒(méi)有 API 網(wǎng)關(guān)，你可能需要在每個(gè)服務(wù)中做一些橫切關(guān)注點(diǎn)，例如，如果你想記錄服務(wù)的請(qǐng)求和響應(yīng)。此外，如果你的應(yīng)用程序由多個(gè)服務(wù)組成，你的客戶端需要知道每個(gè)服務(wù)地址，并且在更改服務(wù)地址的情況下，應(yīng)該更新多個(gè)地方。

哪些工具比較好：Kong，Ocelot

負(fù)載均衡

它是什么：

我們選擇微服務(wù)架構(gòu)最重要的原因是可擴(kuò)展性，這意味著我們將能夠通過(guò)運(yùn)行更多服務(wù)實(shí)例來(lái)處理更多請(qǐng)求，但問(wèn)題是，哪個(gè)實(shí)例應(yīng)該接收請(qǐng)求，或客戶端如何知道哪個(gè)服務(wù)實(shí)例應(yīng)該處理請(qǐng)求？

這些問(wèn)題的答案是負(fù)載均衡。負(fù)載均衡是高可用網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)架構(gòu)的關(guān)鍵組件,通常用于將工作負(fù)載分布到多個(gè)服務(wù)器來(lái)提高網(wǎng)站、應(yīng)用、數(shù)據(jù)庫(kù)或其他服務(wù)的性能和可靠性。

我為什么要使用它：

為了擴(kuò)展你的獨(dú)立服務(wù)，你需要運(yùn)行多個(gè)服務(wù)實(shí)例。使用負(fù)載均衡器，客戶端不需要知道服務(wù)的正確實(shí)例。

哪些工具比較好：Traefik , NGINX,Seesaw

服務(wù)發(fā)現(xiàn)

它是什么：

隨著你的應(yīng)用服務(wù)的數(shù)量越來(lái)越多，服務(wù)需要知道彼此的服務(wù)實(shí)例地址，但是在有很多服務(wù)的大型應(yīng)用中，這是無(wú)法處理的。因此我們需要服務(wù)發(fā)現(xiàn)，它負(fù)責(zé)提供應(yīng)用程序中所有組件的地址，它們可以輕松地向服務(wù)發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)發(fā)送請(qǐng)求并獲取可用的服務(wù)實(shí)例地址。

我為什么要使用它：

當(dāng)你的應(yīng)用程序中可以有多個(gè)服務(wù)時(shí)，服務(wù)發(fā)現(xiàn)對(duì)于你的應(yīng)用程序來(lái)說(shuō)是必不可少的。你的應(yīng)用服務(wù)不需要知道每個(gè)服務(wù)實(shí)例地址，這意味著服務(wù)發(fā)現(xiàn)為你鋪平了道路。

哪些工具比較好：Consul，Zookeeper，Eureka，etcd和Keepalived

事件總線

它是什么：

在微服務(wù)架構(gòu)模式中，你將使用兩種不同類型的通信，同步通信以及異步通信。同步通信是指服務(wù)之間通過(guò) HTTP 或 GRPC 相互調(diào)用。異步通信意味著服務(wù)通過(guò)消息總線或事件總線相互交互，這意味著服務(wù)之間沒(méi)有直接連接。

你的架構(gòu)可以同時(shí)使用兩種通信方式，例如在在線商店示例中，你可以在訂單注冊(cè)時(shí)發(fā)送消息，并且訂閱了特定頻道的服務(wù)將收到該消息。但有時(shí)你可能需要一些實(shí)時(shí)的查詢，例如，你需要知道一個(gè)物品的數(shù)量，你可能會(huì)在服務(wù)之間使用 GRPC 或 HTTP 調(diào)用來(lái)獲取響應(yīng)。

我為什么要使用它：

如果你想要一個(gè)包含多個(gè)服務(wù)的可擴(kuò)展應(yīng)用程序，你將遵循的原則之一是創(chuàng)建松散耦合的服務(wù)，這些服務(wù)通過(guò)事件總線相互交互。此外，如果你需要?jiǎng)?chuàng)建一個(gè)能夠插入新服務(wù)以接收一系列特定消息的應(yīng)用程序，則需要使用事件總線。

哪些工具比較好：RabbitMQ，Kafka

日志記錄

它是什么：

使用微服務(wù)架構(gòu)模式時(shí)，最好將服務(wù)日志集中起來(lái)。這些日志將用于調(diào)試問(wèn)題或根據(jù)其類型聚合日志以供分析使用。

我為什么要使用它：

系統(tǒng)調(diào)試時(shí)，如果沒(méi)有提前集中在一個(gè)地方收集服務(wù)日志，你可能會(huì)遇到困難。你還可以將與特定請(qǐng)求相關(guān)的日志與唯一的相關(guān) ID 關(guān)聯(lián)。這意味著與請(qǐng)求相關(guān)的不同服務(wù)中的所有日志都可以通過(guò)此關(guān)聯(lián) ID 訪問(wèn)。

哪些工具比較好：Elastic Logstash

監(jiān)控和警報(bào)

它是什么：

在微服務(wù)架構(gòu)中，如果你想要一個(gè)可靠的應(yīng)用程序或服務(wù)，你必須監(jiān)控應(yīng)用程序的功能、性能、通信和任何其他方面，以實(shí)現(xiàn)一個(gè)負(fù)責(zé)任的應(yīng)用程序。

我為什么要使用它：

你需要監(jiān)控整體功能和服務(wù)健康狀況，還需要監(jiān)控性能瓶頸，并準(zhǔn)備解決故障的計(jì)劃。通過(guò)在關(guān)鍵點(diǎn)定義服務(wù)的早期警報(bào)來(lái)減少服務(wù)的停機(jī)時(shí)間，從而優(yōu)化用戶體驗(yàn)。當(dāng)負(fù)載較重時(shí)等，可以監(jiān)控服務(wù)的整體資源消耗。

哪些工具比較好：Prometheus , Kibana,Graphana

分布式追蹤

它是什么：

調(diào)試始終是開(kāi)發(fā)人員最關(guān)心的問(wèn)題之一，因?yàn)槟愣加懈櫥蛘{(diào)試單體引用程序的經(jīng)驗(yàn)。那是非常直接和容易，但是在微服務(wù)架構(gòu)上，因?yàn)橐粋€(gè)請(qǐng)求可能會(huì)通過(guò)不同的服務(wù)，這使得調(diào)試和跟蹤變得困難，因?yàn)榉?wù)不在一個(gè)地方，所以分布式追蹤工具將會(huì)有所幫助。

我為什么要使用它：

如果沒(méi)有分布式跟蹤哪些工具比較好，通過(guò)不同的服務(wù)跟蹤你的請(qǐng)求會(huì)令人沮喪或不可能。你可以借助用于演示請(qǐng)求流的豐富 UI 輕松跟蹤請(qǐng)求和事件。

哪些工具比較好：OpenTelemetry , Jeager,Zipkin

數(shù)據(jù)持久化

它是什么：

在大多數(shù)系統(tǒng)中，我們需要持久化數(shù)據(jù)，將應(yīng)用程序的數(shù)據(jù)寫(xiě)入具有不同結(jié)構(gòu)的物理文件中，以便數(shù)據(jù)用于進(jìn)一步的處理或報(bào)告。

我為什么要使用它：

在單體應(yīng)用程序中，我們?cè)?jīng)有一種或兩種不同的持久性類型，大多數(shù)單體應(yīng)用程序使用關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)，如 SQL Server、Oracle、MySQL。但是在微服務(wù)架構(gòu)中，我們應(yīng)該遵循“DataBase Per Service”模式，這意味著保持每個(gè)微服務(wù)的持久數(shù)據(jù)對(duì)該服務(wù)是私有的，并且只能通過(guò)其 API 訪問(wèn)。

對(duì)于不同的用途和場(chǎng)景，你將擁有不同的數(shù)據(jù)庫(kù)。例如，數(shù)據(jù)展示服務(wù)可能會(huì)使用像 ElasticSearch 或 MongoDB 這樣的 NoSQL 數(shù)據(jù)庫(kù)，因?yàn)樗鼈兪褂梦臋n基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，這意味著這些數(shù)據(jù)庫(kù)中持久化數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)與關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)不同，更適用于具有讀多寫(xiě)少的服務(wù)。

另一方面，在某些微服務(wù)中，你可能需要 Oracle 或 SQL SERVER 等關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)，或者你可能還需要一些支持圖結(jié)構(gòu)或鍵值結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)庫(kù)。

所以，在微服務(wù)架構(gòu)中，根據(jù)服務(wù)的使命，你會(huì)需要不同類型的數(shù)據(jù)庫(kù)。

哪些工具比較好：關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)或 RDBMS : PostgreSQL, MySQL, SQL SERVRE, Oracle

NoSQL 數(shù)據(jù)庫(kù) : MongoDB, Cassandra,Elasticsearch

緩存

它是什么：

緩存減少了微服務(wù)架構(gòu)的服務(wù)到服務(wù)通信的延遲。緩存是高速數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層。當(dāng)從緩存中請(qǐng)求數(shù)據(jù)時(shí)，它的速度比訪問(wèn)硬盤中的數(shù)據(jù)要快。

我為什么要使用它：

在微服務(wù)架構(gòu)中，有許多策略可以通過(guò)這些方式實(shí)現(xiàn)緩存。考慮以下：

1：嵌入式緩存（分布式和非分布式）

2：客戶端-服務(wù)器緩存（分布式）

3：反向代理緩存（Sidecar）

為了減少延遲，可以在不同的層中實(shí)現(xiàn)緩存。此外，你還可以實(shí)現(xiàn)分布式緩存，它可以被多個(gè)微服務(wù)訪問(wèn)。它們還有不同的用途，比如限流，限流的目的是通過(guò)對(duì)并發(fā)訪問(wèn)/請(qǐng)求進(jìn)行限速或者一個(gè)時(shí)間窗口內(nèi)的的請(qǐng)求進(jìn)行限速來(lái)保護(hù)系統(tǒng)，一旦達(dá)到限制速率則可以拒絕服務(wù)。。

哪些工具比較好：Redis (Remote Dictionary Server), Apache Ignite,Hazelcast IMDG

云供應(yīng)商

它是什么：

云服務(wù)提供商是一個(gè)第三方公司，提供基于云的平臺(tái)，基礎(chǔ)設(shè)施，應(yīng)用程序或存儲(chǔ)服務(wù)。就像房主為電力或天然氣等公用事業(yè)付費(fèi)一樣，公司通常只需根據(jù)業(yè)務(wù)需求為他們使用的云服務(wù)數(shù)量付費(fèi)。

云提供商最重要的類別：

• 軟件即服務(wù) (SaaS)。
• 平臺(tái)即服務(wù) (PaaS)。
• 基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù) (IaaS)。

我為什么要使用它

使用云計(jì)算服務(wù)的一個(gè)好處是，公司可以避免搭建和維護(hù)自己的 IT 基礎(chǔ)設(shè)施的前期成本和復(fù)雜性，而只需在使用時(shí)為所用的東西付費(fèi)。今天，公司可以租用從應(yīng)用程序到存儲(chǔ)的任何東西，而不是擁有自己的計(jì)算基礎(chǔ)設(shè)施或數(shù)據(jù)中心。

哪些工具比較好：Amazon Web Services (AWS), Microsoft Azure, Google Cloud,Alibaba Cloud

結(jié)論

在本文中，我試圖展示一個(gè)與微服務(wù)架構(gòu)模式相關(guān)的路線圖。如果你想從頭開(kāi)始實(shí)現(xiàn)微服務(wù)架構(gòu)或?qū)误w架構(gòu)遷移到微服務(wù)架構(gòu)，你將需要了解這些概念。

除了這些概念之外，我們還有其他概念，如服務(wù)網(wǎng)格、緩存、持久性，它們可能是本路線圖的一部分，但為了簡(jiǎn)單起見(jiàn)，我故意沒(méi)有提及它們。