IronCloud(https://www.ironz.com/ )认为,系统框架,可以分为以下几种:
1、单机架构
这种架构,很常见,比如有一个很小的系统,不用处理很多东西,只需要一台服务器,在上面搭建出自己需要的服务,就可以开始工作。
这种架构优点显而易见,方便维护,出了问题解决起来很方便。
缺点也很明显,如果处理变多,资源也就不够用了。
2、集群架构
单机架构无法满足要求,集群架构就可以提供更好更快的处理,简单来说,集群架构就是把单机架构上面运行的服务,摘出来,然后复制,在多个服务器上面进行部署,这样可以提高工作效率。在集群中,每个服务器都称为节点,每个节点提供不同的服务,比如Database、Web、日志工具。
集群搭建出来后,有这样一个角色,负责调度客户端来的请求究竟要到哪一台服务器上去,然后在进行接下来的工作流,这个角色叫做——“负载均衡器”
集群也分为高可用集群,负载均衡集群(可能高并发架构就是负载均衡架构的升级版)。
高可用集群工具常见的有:heartbeat,pacemaker,keepalived
负载均衡器工具常见的有:nginx,lvs,HAproxy
集群架构优点:可扩展性,服务器资源不够用,就可以加一台继续进行工作
缺点:维护起来困难,trouble shoot的时候需要花费时间较多
3、微服务架构
先来对前面的知识点做个总结。 从单机结构到集群结构,你的代码基本无需要作任何修改,你要做的仅仅是多部署几台服务器,没太服务器上运行相同的代码就行了。但是,当你要从集群结构演进到微服务结构的时候,之前的那套代码就需要发生较大的改动了。所以对于新系统我们建议,系统设计之初就采用微服务架构,这样后期运维的成本更低。但如果一套老系统需要升级成微服务结构的话,那就得对代码大动干戈了。所以,对于老系统而言,究竟是继续保持集群模式,还是升级成微服务架构,这需要你们的架构师深思熟虑、权衡投入产出比。
下面开始介绍所谓的微服务。 微服务就是将一个完整的系统,按照业务功能,拆分成一个个独立的子系统,在微服务结构中,每个子系统就被称为“服务”。这些子系统能够独立运行在web容器中,它们之间通过RPC方式通信。
RPC通信是什么?
这里制作一个简单介绍,想具体了解RPC的,请自行Google。
RPC(Remote Procedure Call Procotol)远程过程调用协议,通俗的解释就是:客户端在不知道调用细节的情况下,调用存在于远程计算机上的某个对象,就像调用本地应用程序中的对象一样。阿里巴巴的Dubbo框架,就是运用RPC协议比较好的框架
举个例子,假设需要开发一个在线商城。按照微服务的思想,我们需要按照功能模块拆分成多个独立的服务,如:用户服务、产品服务、订单服务、后台管理服务、数据分析服务等等。这一个个服务都是一个个独立的项目,可以独立运行。如果服务之间有依赖关系,那么通过RPC方式调用。
这样的好处有很多:
系统之间的耦合度大大降低,可以独立开发、独立部署、独立测试,系统与系统之间的边界非常明确,排错也变得相当容易,开发效率大大提升。
系统之间的耦合度降低,从而系统更易于扩展。我们可以针对性地扩展某些服务。假设这个商城要搞一次大促,下单量可能会大大提升,因此我们可以针对性地提升订单系统、产品系统的节点数量,而对于后台管理系统、数据分析系统而言,节点数量维持原有水平即可。
服务的复用性更高。比如,当我们将用户系统作为单独的服务后,该公司所有的产品都可以使用该系统作为用户系统,无需重复开发。
那么问题来了,当采用微服务结构后,一个完整的系统可能有很多独立的子系统组成,当业务量渐渐发展起来之后,而这些子系统之间的关系将错综复杂,而且为了能够针对性地增加某些服务的处理能力,某些服务的背后可能是一个集群模式,由多个节点构成,这无疑大大增加了运维的难度。微服务的想法好是好,但开发、运维的复杂度实在是太高。为了解决这些问题,阿里巴巴的Dubbo就横空出世了。
4、Dubbo
Dubbo是一套微服务系统的协调者,在它这套体系中,一共有三种角色,分别是:服务提供者(下面简称提供者)、服务消费者(下面简称消费者)、注册中心。
你在使用的时候需要将Dubbo的jar包引入到你的项目中,也就是每个服务都要引入Dubbo的jar包。然后当这些服务初始化的时候,Dubbo就会将当前系统需要发布的服务、以及当前系统的IP和端口号发送给注册中心,注册中心便会将其记录下来。这就是服务发布的过程。与此同时,也是在系统初始化的时候,Dubbo还会扫描一下当前系统所需要引用的服务,然后向注册中心请求这些服务所在的IP和端口号。接下来系统就可以正常运行了。当系统A需要调用系统B的服务的时候,A就会与B建立起一条RPC信道,然后再调用B系统上相应的服务。
这,就是Dubbo的作用。
5、具体部署
当我们使用了微服务架构后,我们将一个原本完整的系统,按照业务逻辑拆分成一个个可独立运行的子系统。为了降低系统间的耦合度,我们希望这些子系统能够运行在独立的环境中,这些环境之间能够相互隔离。
在Docker出现之前,若使用虚拟机来实现运行环境的相互隔离的话成本较高,虚拟机会消耗较多的计算机硬件/软件资源。Docker不仅能够实现运行环境的隔离,而且能极大程度的节约计算机资源,它成为一种轻量级的“虚拟机”。
docker具体是什么或者怎么用,这里就不讲解了,自行搜索吧。
当我们使用微服务架构后,随着业务的逐渐发展,系统之间的依赖关系会日益复杂,而且各个模块的构建顺序都有所讲究。对于一个小型系统来说,也许只有几个模块,那么你每次采用人肉构建的方式也许并不感觉麻烦。但随着系统业务的发展,你的系统之间的依赖关系日益复杂,子系统也逐渐增多,每次构建一下你都要非常小心谨慎,稍有不慎整个服务都无法正常启动。而且这些构建的工作很low,但却需要消耗大量的精力,这无疑降低了开发的效率。不过没关系,Jenkins就是来帮助你解决这个问题的。
我们只需在Jenkins中配置好代码仓库、各个模块的构建顺序和构建命令,在以后的构建中,只需要点击“立即构建”按钮,Jenkins就会自动到你的代码仓库中拉取最新的代码,然后根据你事先配置的构建命令进行构建,最后发布到指定的容器中运行。你也可以让Jenkins定时检查代码仓库版本的变化,一旦发现变动就自动地开始构建过程,并且让Jenkins在构建成功后给你发一封邮件。这样你连“立即构建”的按钮也不需要按,就能全自动地完成这一切构建过程。
下面重点来说说微服务:
微服务(Microservices)是一种架构风格,一个大型复杂软件应用由一个或多个微服务组成。系统中的各个微服务可被独立部署,各个微服务之间是松耦合的。每个微服务仅关注于完成一件任务并很好地完成该任务。在所有情况下,每个任务代表着一个小的业务能力。
形像一点来说,微服务架构就像搭积木,每个微服务都是一个零件,并使用这些零件组装出不同的形状。通俗来说,微服务架构就是把一个大系统按业务功能分解成多个职责单一的小系统,并利用简单的方法使多个小系统相互协作,组合成一个大系统。
如果学科派一点,微服务架构就是把因相同原因而变化的功能聚合到一起,而把因不同原因而变化的功能分离开,并利用轻量化机制(通常为 HTTP RESTful API)实现通信。
常见的微服务组件及概念:
服务注册:服务提供方将自己调用地址注册到服务注册中心,让服务调用方能够方便地找到自己。
服务发现:服务调用方从服务注册中心找到自己需要调用的服务的地址。
负载均衡:服务提供方一般以多实例的形式提供服务,负载均衡功能能够让服务调用方连接到合适的服务节点。并且,节点选择的工作对服务调用方来说是透明的。
服务网关:服务网关是服务调用的唯一入口,可以在这个组件是实现用户鉴权、动态路由、灰度发布、A/B 测试、负载限流等功能。
配置中心:将本地化的配置信息(properties, xml, yaml 等)注册到配置中心,实现程序包在开发、测试、生产环境的无差别性,方便程序包的迁移。
API 管理:以方便的形式编写及更新 API 文档,并以方便的形式供调用者查看和测试。
集成框架:微服务组件都以职责单一的程序包对外提供服务,集成框架以配置的形式将所有微服务组件(特别是管理端组件)集成到统一的界面框架下,让用户能够在统一的界面中使用系统。
分布式事务:对于重要的业务,需要通过分布式事务技术(TCC、高可用消息服务、最大努力通知)保证数据的一致性。
调用链:记录完成一个业务逻辑时调用到的微服务,并将这种串行或并行的调用关系展示出来。在系统出错时,可以方便地找到出错点。
支撑平台:系统微服务化后,系统变得更加碎片化,系统的部署、运维、监控等都比单体架构更加复杂,那么,就需要将大部分的工作自动化。现在,可以通过 Docker 等工具来中和这些微服务架构带来的弊端。 例如持续集成、蓝绿发布、健康检查、性能健康等等。严重点,以我们两年的实践经验,可以这么说,如果没有合适的支撑平台或工具,就不要使用微服务架构。
微服务架构的优点:
降低系统复杂度:每个服务都比较简单,只关注于一个业务功能。
松耦合:微服务架构方式是松耦合的,每个微服务可由不同团队独立开发,互不影响。
跨语言:只要符合服务 API 契约,开发人员可以自由选择开发技术。这就意味着开发人员可以采用新技术编写或重构服务,由于服务相对较小,所以这并不会对整体应用造成太大影响。
独立部署:微服务架构可以使每个微服务独立部署。开发人员无需协调对服务升级或更改的部署。这些更改可以在测试通过后立即部署。所以微服务架构也使得 CI/CD 成为可能。
Docker 容器:和 Docker 容器结合的更好。
DDD 领域驱动设计:和 DDD 的概念契合,结合开发会更好。
微服务架构的缺点:
微服务强调了服务大小,但实际上这并没有一个统一的标准:业务逻辑应该按照什么规则划分为微服务,这本身就是一个经验工程。有些开发者主张 10-100 行代码就应该建立一个微服务。虽然建立小型服务是微服务架构崇尚的,但要记住,微服务是达到目的的手段,而不是目标。微服务的目标是充分分解应用程序,以促进敏捷开发和持续集成部署。
微服务的分布式特点带来的复杂性:开发人员需要基于 RPC 或者消息实现微服务之间的调用和通信,而这就使得服务之间的发现、服务调用链的跟踪和质量问题变得的相当棘手。
分区的数据库体系和分布式事务:更新多个业务实体的业务交易相当普遍,不同服务可能拥有不同的数据库。CAP 原理的约束,使得我们不得不放弃传统的强一致性,而转而追求最终一致性,这个对开发人员来说是一个挑战。
测试挑战:传统的单体WEB应用只需测试单一的 REST API 即可,而对微服务进行测试,需要启动它依赖的所有其他服务。这种复杂性不可低估。
跨多个服务的更改:比如在传统单体应用中,若有 A、B、C 三个服务需要更改,A 依赖 B,B 依赖 C。我们只需更改相应的模块,然后一次性部署即可。但是在微服务架构中,我们需要仔细规划和协调每个服务的变更部署。我们需要先更新 C,然后更新 B,最后更新 A。
部署复杂:微服务由不同的大量服务构成。每种服务可能拥有自己的配置、应用实例数量以及基础服务地址。这里就需要不同的配置、部署、扩展和监控组件。此外,我们还需要服务发现机制,以便服务可以发现与其通信的其他服务的地址。因此,成功部署微服务应用需要开发人员有更好地部署策略和高度自动化的水平。
总的来说(问题和挑战):API Gateway、服务间调用、服务发现、服务容错、服务部署、数据调用。
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