深入浅出 -- 系统架构之微服务标准组件及职责

我们来认识一下微服务架构在Java体系中依托哪些组件实现的。

相对于单体架构的简单粗暴,微服务的核心是将应用打散,形成多个独立提供的微服务,虽然从管理与逻辑上更符合业务需要。但微服务架构也带来了很多急需解决的核心问题:

1、如何发现新节点以及检查各节点的运行状态?

2、如何发现服务及负载均衡如何实现?

3、服务间如何进行消息通信?

4、如何对使用者暴露服务API?

5、如何集中管理各节点配置文件?

6、如何收集各节点日志并统一管理?

7、如何直观的了解各节点间的调用链路?

8、如何对系统进行链路保护,避免服务雪崩?

可以发现,以上的各个问题,不是针对某种语言或某种技术的,任何要构建微服务架构的企业都需要面对这些问题,要么公司内部逐个研究各个问题的解决办法,要么就将已有的多种技术整合形成整体解决方案。好在经过互联网行业的多年发展,业内对于上述问题基本都有了标准的解决方案,下图清晰的说明了微服务架构需要的标准组件。

下面我们来逐个了解各个组件的职责:

1、注册中心(Service Registry)

注册中心 是微服务架构最核心的组件。它起到的作用是对新节点的注册与状态维护,通过注册中心可解决上述第1个问题(1、如何发现新节点以及检查各节点的运行状态? )。

微服务节点在启动时会将自己的服务名称、IP、端口等信息在注册中心登记,注册中心会定时检查该节点的运行状态。注册中心 通常会采用心跳机制 最大程度保证已登记过的服务节点都是可用的

2、负载均衡(Load Balance)

负载均衡解决了第2个问题( 2、如何发现服务及负载均衡如何实现? )。通常微服务在互相调用时,并不是直接通过IP、端口进行访问调用。而是先通过服务名在注册中心查询该服务拥有哪些节点,注册中心将该服务可用节点列表返回给服务调用者,这个过程叫服务发现,因服务高可用的要求,服务调用者会接收到多个节点,必须要从中进行选择。因此服务调用者一端必须内置负载均衡器,通过负载均衡策略选择合适的节点发起实质性的通信请求。

3、服务通信(Communication)

服务通信组件解决了问题3(3、服务间如何进行消息通信? )。服务间通信采用轻量级协议,通常是HTTP RESTful风格。但因为RESTful风格过于灵活,必须加以约束,通常应用时对其封装。例如在SpringCloud中就提供了Feign和RestTemplate两种技术屏蔽底层的实现细节,所有开发者都是基于封装后统一的SDK进行开发,有利于团队间的相互合作。

4、API服务网关(API Gateway)

服务网关主要是解决问题4(4、如何对使用者暴露服务API? ),对于最终调用方来说,微服务的通信与各种实现细节应该是透明的,调用者只需关注他要使用的 API 接口即可。因此微服务架构引入的服务网关控制用户的访问权限。服务网关是外部环境访问内部微服务的唯一途径,在这个基础上还可以扩展出其他功能,例如:用户认证与授权、容错限流、动态路由、A/B测试、灰度发布等。

微服务API网关

5、配置中心(Config Management)

配置中心主要解决了问题5(5、如何集中管理各节点配置文件? ),在微服务架构下,所有的微服务节点都包含自己的各种配置文件,如jdbc配置、自定义配置、环境配置、运行参数配置等。要知道有的微服务可能可能有几十个节点,如果将这些配置文件分散存储在节点上,发生配置更改就需要逐个节点调整,将给运维人员带来巨大的压力。配置中心便由此而生,通过部署配置中心服务器,将各节点配置文件从服务中剥离,集中转存到配置中心。一般配置中心都有UI界面,方便实现大规模集群配置调整。

重复的配置文件

配置中心集中管理配置文件

6、集中式日志管理(Centralized Logging)

集中式日志主要是解决了问题6(6、如何收集各节点日志并统一管理? )。微服务架构默认将应用日志分别保存在部署节点上,当需要对日志数据和操作数据进行数据分析和数据统计时,必须收集所有节点的日志数据。那么怎么高效收集所有节点的日志数据呢?业内常见的方案有ELK、EFK。通过搭建独立的日志收集系统,定时抓取各节点增量日志形成有效的统计报表,为统计和分析提供数据支撑。

7、分布式链路追踪(Distributed Tracing)

很不舒服链路追踪解决了问题7(7、如何直观的了解各节点间的调用链路? )。系统中一个复杂的业务流程,可能会出现连续调用多个微服务,我们需要了解完整的业务逻辑涉及的每个微服务的运行状态,通过可视化链路图展现,可以帮助开发人员快速分析系统瓶颈及出错的服务。

服务调用链路图

8、服务保护(Service Protection)

服务保护主要是解决了问题8(8、如何对系统进行链路保护,避免服务雪崩? )。在业务运行时,微服务间互相调用支撑,如果某个微服务出现高延迟导致线程池满载,或是业务处理失败。这里就需要引入服务保护组件来实现高延迟服务的快速降级,避免系统崩溃。

以上就是微服务架构包含的组件以及各个组件在架构中承担的职责。下篇文章我们来聊一下:在Java中如何实现微服务架构的。

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