【微服务】------核心组件架构&选型

1.微服务简介    

        微服务架构（Microservice Architecture）是一种架构概念，旨在通过将功能分解到各个离散的服务中以实现对解决方案的解耦，从而降低系统的耦合性，并提供更加灵活的服务支持。

2.微服务技术选型

区域内容分发：CDN
网络负载均衡：lvs
网关负载均衡、反向代理：nginx+lua、Kong、Spring Cloud Zuul、Spring Cloud Gateway
服务网关：zuul,kong,springcloud gateway
熔断、降级、限流：Hystrix,Sentinel
服务注册与发现：eureka,nacos,consul,zookeeper
服务配置：nacos,springcloud config,consul
服务负载均衡：ribbon，Load Balancer
组件通信：feign,RestTemplate，Dubbo RPC,OpenFeign
消息队列：RabbitMQ、Kafka、ActiveMQ、RocketMQ
链路追踪：zipkin，Skywalking
服务部署：docker,kubernetes,jenkins
服务监控：Metrics+ELK,SpringCloud Admin
分布式日志：ELK
分布式存储：fastDFS、OSS
分布式事务：seata
分布式任务调度：SchedulerX,xxl-job
短信服务：SMS
邮件服务：mail

3.微服务核心组件

注册中心
服务注册
服务发现
服务网关
安全认证和授权
路由管理
协议转换
负载限流
服务熔断
监控
断路器状态管理
故障恢复
限流
分布式配置中心
​​​​​​​集中化配置管理
配置信息动态刷新
配置信息版本控制
配置信息安全管理
配置信息监控
​​​​​​​负载均衡
服务调用

微服务系统架构：

3.1.注册中心

        在微服务架构里主要起到了协调者的一个作用。

        关系调用说明： 服务生产者启动时，向服务注册中心注册自己提供的服务； 服务消费者启动时，在服务注册中心订阅自己所需要的服务； 消费者从提供者中调用服务；

注册中心一般包含如下几个功能：

服务发现：
        服务注册/反注册：保存服务提供者和服务调用者的信息
        服务订阅/取消订阅：服务调用者订阅服务提供者的信息，最好有实时推送的功能
        服务路由（可选）：具有筛选整合服务提供者的能力。

服务配置：
        配置订阅：服务提供者和服务调用者订阅微服务相关的配置
        配置下发：主动将配置推送给服务提供者和服务调用者

服务健康检测
        检测服务提供者的健康情况

3.1.1.注册中心对比

3.2.服务网关

        也称为API网关，对外提供API接口，是服务调用的唯一入口，可以在这个组件中实现请求路由、用户鉴权、动态路由、灰度发布、负载均衡、负载限流等功能。API 网关是微服务架构中的入口，用于接收来自客户端的请求，并根据请求的内容路由到不同的微服务。常用的 API 网关包括 Nginx、Kong、Zuul 和 Spring Cloud Gateway 等。

例如包含上图中的Gateway功能：

路由管理；
安全认证；
流量控制；
日志监控；
熔断保护等功能。
权限控制：网关作为微服务入口，需要校验用户是是否有请求资格，如果没有则进行拦截。

路由和负载均衡：一切请求都必须先经过gateway，但网关不处理业务，而是根据某种规则，把请求转发到某个微服务，这个过程叫做路由。当然路由的目标服务有多个时，还需要做负载均衡。当然路由的目标服务有多个时，还需要做负载均衡。

限流：当请求流量过高时，在网关中按照下流的微服务能够接受的速度来放行请求，避免服务压力过大

负载均衡：服务提供方一般以多实例的形式提供服务，使用负载均衡能够让服务调用方连接到合适的服务节点。当多个服务提供者时，可以根据负载均衡算法，比如：如简单轮询、随机连接等，自动地选择需要调用的服务地址。

3.2.1.主流API网关对比
        主流网关选择有 NGINX、Kong、Apache APISIX 和 Envoy 等，Java 技术栈的有 Netfilx Zuul、Spring Cloud Gateway、Soul 等。

3.3.分布式配置中心
        集中管理应用程序的配置信息，包括数据库连接、日志级别等，将本地化的配置信息（properties、yml、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。

3.4.服务容错（服务熔断）
 当微服务系统的一个服务出现故障时，故障会沿着服务的调用链路在系统中疯狂蔓延，最终导致整个微服务系统的瘫痪，这就是“雪崩效应”。为了防止此类事件的发生，微服务架构引入了“熔断器”的一系列服务容错和保护机制。

在微服务系统中，Hystrix 能够帮助我们实现以下目标：

保护线程资源：防止单个服务的故障耗尽系统中的所有线程资源。
快速失败机制：当某个服务发生了故障，不让服务调用方一直等待，而是直接返回请求失败。
提供降级（FallBack）方案：在请求失败后，提供一个设计好的降级方案，通常是一个兜底方法，当请求失败后即调用该方法。
防止故障扩散：使用熔断机制，防止故障扩散到其他服务。
监控功能：提供熔断器故障监控组件 Hystrix Dashboard，随时监控熔断器的状态。

通过断路器（也称熔断器）等一系列的服务保护机制，保证服务调用者在调用异常服务时快速地返回结果，避免大量的同步等待。

服务熔断可以理解为类似于电表的保险丝，一旦某个时刻电压过载，那么保险丝就熔断了。

服务熔断的实现，大体流程如下图所示：

3.5.负载均衡

负载均衡是用于解决一台机器(一个进程)无法解决所有请求而产生的一种算法。

当集群里的1台或者多台服务器down的时候，剩余的没有down的服务器可以保证服务的继续使用。
使用了更多的机器保证了机器的良性使用，不会由于某一高峰时刻导致系统cpu急剧上升。

3.5.1.负载均衡有好几种实现策略，
常见的有：

随机 (Random)
轮询 (RoundRobin)
一致性哈希 (ConsistentHash)
哈希 (Hash)
加权（Weighted）

3.5.2.负载均衡分类
常见的负载均衡系统包括：DNS负载均衡、硬件负载均衡和软件负载均衡。 

3.5.3.微服务实现负载均衡的三种架构模式
服务提供者端集中式负载均衡模式

这种模式在微服务架构模式之前普遍使用，指的是在消费者和服务提供方中间使用独立的代理方式进行负载，一般都是使用Nginx来实现。

• 客户端负载均衡模式

在微服务架构中普遍使用，通过服务的注册中心将服务提供者的访问地址发送出去，服务消费者得到地址后在消费者端进行负载均衡，一般使用Ribbo来实现。

• 边车负载均衡模式

下一代微服务架构中将对负载均衡进行沉淀到独立的进程中，最大的变化就是和业务应用完全解耦了。

3.6.其它

3.6.1.监控与日志

        微服务架构中的服务拓扑比较复杂，每个服务的调用链也比较长，因此需要进行分布式跟踪和监控，以便及时发现和解决问题。常用的分布式跟踪与监控组件包括 Zipkin、SkyWalking 和 Jaeger 等。

3.6.2.分布式数据存储

        由于微服务架构中的每个服务都需要独立部署和管理，因此数据的存储和访问也需要进行分布式处理。常用的分布式数据存储包括关系型数据库（如 MySQL、PostgreSQL）、NoSQL 数据库（如 MongoDB、Cassandra）和分布式缓存（如 Redis、Memcached）等

4.微服务架构有哪些

        一个微服务框架至少需要的组件有：网关、注册中心、微服务，如果想要通过服务来统一管理我们的配置文件，那么就还需要一个配置中心，目前国内企业使用的微服务架构，主要是这三个体系：

Spring Cloud
Spring Cloud Alibaba
ServiceMesh

5.常用微服务架构

5.1.SpringCloud与SpringCloud Alibaba的关系

        SpringCloud Alibaba是阿里研发的一套微服务架构的落地技术方案，可以很好的兼容SpringCloud,只需修改一些配置和注解，原生SpringCloud就可以接入到SpringCloud Alibaba中。
SpringCloud Alibaba提供了一些新组件，来落地微服务架构，阿里之所以要开发这套技术架构，主要是为了推广相关的产品，当然有付费产品。
下面看SpringCloud与Alibaba组件对比：

5.2.版本说明

5.2.1.组件版本关系

5.2.2.毕业版本依赖关系(推荐使用)

5.3.Spring Cloud&Dubbo系和阿里系组件对比

6.Spring Cloud Alibaba

 Spring Cloud Alibaba 系列组件，其中包含了阿里开源组件，阿里云商业化组件，以及集成Spring Cloud 组件

6.1.主要功能

服务限流降级：默认支持 WebServlet、WebFlux, OpenFeign、RestTemplate、Spring Cloud Gateway, Zuul, Dubbo 和 RocketMQ 限流降级功能的接入，可以在运行时通过控制台实时修改限流降级规则，还支持查看限流降级 Metrics 监控。

服务注册与发现：适配 Spring Cloud 服务注册与发现标准，默认集成了 Ribbon 的支持。
分布式配置管理：支持分布式系统中的外部化配置，配置更改时自动刷新。

消息驱动能力：基于 Spring Cloud Stream 为微服务应用构建消息驱动能力。

分布式事务：使用 @GlobalTransactional 注解， 高效并且对业务零侵入地解决分布式事务问题。

阿里云对象存储：阿里云提供的海量、安全、低成本、高可靠的云存储服务。支持在任何应用、任何时间、任何地点存储和访问任意类型的数据。

分布式任务调度：提供秒级、精准、高可靠、高可用的定时（基于 Cron 表达式）任务调度服务。同时提供分布式的任务执行模型，如网格任务。网格任务支持海量子任务均匀分配到所有 Worker（schedulerx-client）上执行。

阿里云短信服务：覆盖全球的短信服务，友好、高效、智能的互联化通讯能力，帮助企业迅速搭建客户触达通道。

6.2.阿里开源组件

        Spring Cloud Alibaba 的核心组件包括 Nacos、Sentinel、Dubbo 和 RocketMQ。下面将分别介绍这些组件及其架构设计和流程。

Sentinel：Sentinel 是一款轻量级的流量控制和熔断降级框架。把流量作为切入点，从流量控制、熔断降级、系统负载保护等多个维度保护服务的稳定性。能够帮助用户解决高并发场景下的稳定性问题。它提供了实时的监控和告警功能，能够对服务的 QPS、RT、异常率等指标进行实时监控和统计，同时也支持基于规则的熔断降级、流量控制和系统保护。

Sentinel 的架构设计基于两个核心模块：流量控制和熔断降级。其中，流量控制负责限制服务的流量，避免系统被过载；熔断降级负责在服务异常或不可用时进行自动熔断，避免系统崩溃。

Nacos：Nacos 是一款开源的注册中心和配置中心，帮助用户动态服务发现、配置管理和服务治理，Nacos 的架构设计基于三个核心模块：命名服务（Naming）、配置服务（Configuration）和服务治理（Governance）。其中，命名服务负责服务的注册和发现，配置服务负责配置的管理和发布，服务治理负责服务的负载均衡和流量控制。

Nacos就是注册中心 + 配置中心的组合 等价于 Nacos = Eureka + config + Bus

RocketMQ：一款开源的分布式消息系统，基于高可用分布式集群技术，提供低延时的、高可靠的消息发布与订阅服务。

Dubbo：Apache Dubbo™ 是一款高性能 Java RPC 框架。Dubbo 是一款高性能的 RPC 框架，能够帮助用户快速构建分布式应用程序。它支持多种协议和序列化方式，并提供了负载均衡、服务降级、集群容错等多种功能。

Dubbo 的架构设计基于三个核心模块：注册中心、提供者和消费者。其中，注册中心负责服务的注册和发现，提供者负责提供服务的实现，消费者负责调用服务的接口。Dubbo 的架构设计基于三个核心模块：注册中心、提供者和消费者。其中，注册中心负责服务的注册和发现，提供者负责提供服务的实现，消费者负责调用服务的接口。

Seata：阿里巴巴开源产品，一个易于使用的高性能微服务分布式事务解决方案。

6.3.阿里商业化组件 

        作为一家商业公司，阿里巴巴推出Spring Cloud Alibaba,很大程度上市希望通过抢占开发者生态，来帮助推广自家的云产品。

Alibaba Cloud OSS: 阿里云对象存储服务（Object Storage Service，简称 OSS），是阿里云提供的海量、安全、低成本、高可靠的云存储服务。您可以在任何应用、任何时间、任何地点存储和访问任意类型的数据。

Alibaba Cloud SchedulerX: 阿里中间件团队开发的一款分布式任务调度产品，提供秒级、精准、高可靠、高可用的定时（基于 Cron 表达式）任务调度服务。

Alibaba Cloud SMS: 覆盖全球的短信服务，友好、高效、智能的互联化通讯能力，帮助企业迅速搭建客户触达通道。

7.Spring Cloud各组件介绍

        Spring Cloud是一个全家桶式的技术栈，包含了很多组件。本文先从其最核心的几个组件入手，来剖析一下其功能结构。也就是Eureka、Ribbon、Feign、Hystrix、Zuul这几个组件。

        SpringCloud为开发人员提供了快速构建分布式系统架构的工具，例如配置管理，服务发现，断路器，智能路由，微代理，控制总线，一次性令牌，全局锁定，领导选举，分布式会话，集群状态等。作为开发人员，我们只负责写业务代码即可。SpringCloud为我们提供的轮子如下：

Spring Cloud Consul、Eureka、Nacos：服务治理组件，包括服务端的注册中心和客户端的服务发现机制。

Spring Cloud Config：集中配置管理工具，分布式系统中统一的外部配置管理，默认使用Git来存储配置，可以支持客户端配置的刷新及加密、解密操作。

Spring Cloud Ribbon：负载均衡的服务调用组件，具有多种负载均衡调用策略；

Spring Cloud Hystrix、Sentinel：服务容错组件，实现了断路器模式，为依赖服务的出错和延迟提供了容错能力；

Spring Cloud Gateway、Zuul：API网关组件，对请求提供路由及过滤功能。

Spring Cloud OpenFeign：基于Ribbon和Hystrix的声明式服务调用组件，可以动态创建基于Spring MVC注解的接口实现用于服务调用，在SpringCloud 2.0中已经取代Feign成为了一等公民。；

Spring Cloud Security：安全工具包，对网关代理中的负载均衡OAuth2客户端及登录认证进行支持。

Spring Cloud Task：用于快速构建短暂、有限数据处理任务的微服务框架，用于向应用中添加功能性和非功能性的特性。

Spring Cloud Bus：用于传播集群状态变化的消息总线，使用轻量级消息代理链接分布式系统中的节点，可以用来动态刷新集群中的服务配置。

Spring Cloud Sleuth：SpringCloud应用程序的分布式请求链路跟踪，支持使用Zipkin、HTrace和基于日志（例如ELK）的跟踪。
Spring Cloud Stream：轻量级事件驱动微服务框架，可以使用简单的声明式模型来发送及接收消息，主要实现为Apache Kafka及RabbitMQ。

Spring Boot Admin、Spring Boot Actuator：Spring Boot Admin 可以对SpringBoot应用的各项指标进行监控，可以作为微服务架构中的监控中心来使用。

8.SpringCloud与SpringCloud Alibaba抉择

来自阿里云的说法：

❝ Spring Cloud 本身是一套微服务规范，并不是一个拿来即可用的框架，而 Spring Cloud Alibaba 的开源为开发者们提供了这套规范的实现方式。同时，Spring Cloud Alibaba 提供的完整的微服务组件、中文文档和本地化的开源服务提高了开发者们接入微服务的速率，并降低了后续的运维难度。

8.1.为什么使用SpringCloud Alibaba

        因为上面提到的SpringCloud官方版，或者说SpringCloud Netflix版一些重要组件如注册中心Euraka、Ribbon已经不再迭代更新了。

8.2.SpringCloud的几大痛点
SpringCloud部分组件停止维护和更新，给开发带来不便；
SpringCloud部分环境搭建复杂，没有完善的可视化界面，我们需要大量的二次开发和定制；
SpringCloud配置复杂，难以上手，部分配置差别难以区分和合理应用。
8.3.SpringCloud Alibaba的优势：
阿里使用过的组件经历了考验，性能强悍，设计合理，现在开源出来大家用；
成套的产品搭配完善的可视化界面给开发运维带来极大的便利；
搭建简单，学习曲线低。
8.4.结合SpringCloud Alibaba最终的技术搭配方案
SpringCloud Alibaba - Nacos：注册中心（服务发现/注册)
SpringCloud Alibaba - Nacos：配置中心（动态配置管理)
SpringCloud - Ribbon：负载均衡
SpringCloud - Feign：声明式HTTP客户端（调用远程服务)
SpringCloud Alibaba - Sentinel：服务容错（限流、降级、熔断)
SpringCloud - Gateway：API网关（webflux 编程模式)
SpringCloud - Sleuth：调用链监控
SpringCloud Alibaba - Seata：原Fescar，即分布式事务解诀方案

原文地址：https://blog.csdn.net/xiaoli8748/article/details/137394838

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