1. 概述
我們需要科學(xué)的學(xué)習(xí)方法个盆，從一個(gè)技術(shù)出現(xiàn)的背景脖岛，解決的問題、優(yōu)勢和局限去思考砾省，從技術(shù)的本質(zhì)來理解鸡岗，才不至于深陷各種眼花繚亂名詞中混槐。
復(fù)雜的應(yīng)用架構(gòu)不是一蹴而就的编兄，是不斷的演化而來的。
在業(yè)務(wù)的發(fā)展初期声登，系統(tǒng)功能相對初級狠鸳，三五個(gè)人，十來?xiàng)l槍悯嗓，基礎(chǔ)設(shè)施薄弱件舵，甚至都不配備專業(yè)的運(yùn)維，追求的是簡單脯厨、高效铅祸，快速迭代和上線。這個(gè)時(shí)候往往采用單體式架構(gòu)，一個(gè)war包或者fat jar包含所有功能和代碼(前后端分離是另外一個(gè)故事临梗，不在本文考慮范圍內(nèi))涡扼。
1.1 單體架構(gòu)
所有代碼都在一個(gè)工程內(nèi)，原型驗(yàn)證階段往往采用這種架構(gòu)盟庞，適用前提:
- 流量小吃沪，一個(gè)節(jié)點(diǎn)就足夠應(yīng)付
- 業(yè)務(wù)邏輯簡單，單個(gè)人能理解全局
- 員工數(shù)量少什猖，同時(shí)修改沖突少
原型驗(yàn)證初見成效時(shí)票彪，單個(gè)后端節(jié)點(diǎn)可能不足以支撐用戶快速響應(yīng)的要求，但是有不想花太高的成本不狮，負(fù)載均衡和集群是這個(gè)時(shí)候最自然而然的選擇
1.2 集群和負(fù)載均衡
所有代碼仍然在一個(gè)工程內(nèi)降铸，不帶來額外的開發(fā)工作，只是引入反向代理做負(fù)載均衡摇零。適用常見原型驗(yàn)證初見成效的時(shí)候垮耳。很多互聯(lián)網(wǎng)公司后臺管理系統(tǒng)可能也會停留在這個(gè)節(jié)點(diǎn)，他不會有很大PV遂黍，對QPS和響應(yīng)時(shí)間也沒有多大要求终佛。
引入了負(fù)載均衡后，如果后端是無狀態(tài)的雾家，配合DNS解析和Nginx反向代理铃彰，理論上后端能支撐無限大的流量，支撐能力不足時(shí)只需要簡單的增加Nginx芯咧、Fat-Jar的部署即可牙捉。
現(xiàn)實(shí)世界中，后端幾乎不可能是無狀態(tài)的敬飒。流量增長到一定階段邪铲，系統(tǒng)的瓶頸會變成后端對應(yīng)的狀態(tài)存儲，比如數(shù)據(jù)庫无拗。要想提高數(shù)據(jù)庫的擴(kuò)展能力带到，主流的方法是緩存、讀寫分離英染、垂直拆分揽惹、水平拆分。難度依次遞進(jìn)四康。緩存和讀寫在單體架構(gòu)階段就能引入搪搏，能幫助我們支撐一定的流量。早早晚晚闪金，最終我們會走到數(shù)據(jù)庫的垂直拆分疯溺，并伴隨著部分大表的水平拆分。
1.2 垂直拆分
數(shù)據(jù)庫垂直拆分后，數(shù)據(jù)庫QPS瓶頸就解決了囱嫩，隨著后端節(jié)點(diǎn)的增加嗅辣，每個(gè)后端節(jié)點(diǎn)都需要和每個(gè)拆分后的數(shù)據(jù)庫建立連接，數(shù)據(jù)庫連接會成為新的瓶頸挠说。
這個(gè)時(shí)候澡谭，業(yè)務(wù)可能已經(jīng)復(fù)雜到一定程度了，開發(fā)團(tuán)隊(duì)規(guī)模開始增長损俭，新員工理解完整的系統(tǒng)層本高昂蛙奖。
為了解決數(shù)據(jù)庫連接瓶頸、降低開發(fā)者對系統(tǒng)的理解層本杆兵，會開始將系統(tǒng)劃分為不同的子系統(tǒng)雁仲，這就是垂直切分。
1.3 SOA
垂直拆分后的系統(tǒng)肯定不是孤立的琐脏，比如訂單服務(wù)攒砖，我可能需要知道用戶的VIP等級，給予不同的優(yōu)惠日裙；同時(shí)產(chǎn)品服務(wù)吹艇，也需要知道用戶的VIP等級展示不同的價(jià)格；等等昂拂。導(dǎo)致的新問題是:
- 查詢用戶VIP等級的邏輯散落在各個(gè)子系統(tǒng)中受神，很難保證一致
- 各個(gè)子系統(tǒng)需要了解用戶Schema定義，任意升級都需要考慮老代碼兼容格侯，如果不兼容鼻听，需要關(guān)聯(lián)子系統(tǒng)同時(shí)上線。
- 各個(gè)子系統(tǒng)在直連用戶數(shù)據(jù)庫联四，用戶數(shù)據(jù)庫連接依然不堪重負(fù)
通過對外提供UserService的jar包依賴能解決上面的問題1撑碴，前提每次發(fā)布jar包后關(guān)聯(lián)子系統(tǒng)都升級上線；部分解決問題2朝墩，他們不要關(guān)心UserService的實(shí)現(xiàn)邏輯醉拓，但是依然要上線。但是無助于解決問題3鱼辙。同時(shí)自身的邏輯變更都依然其他子系統(tǒng)的升級版本和上線耦合太過嚴(yán)重廉嚼。
SOA是為了解決上面的問題誕生的玫镐。接上面的例子來說倒戏，訂單服務(wù)和產(chǎn)品服務(wù)想要獲取用戶VIP等級，并不直接連接用戶數(shù)據(jù)庫恐似，也不引用UserService的jar包杜跷，而是通過RPC請求從UserService的服務(wù)端獲取。
早期的SOA特別簡單，可以退化為只提供RPC服務(wù)葛闷。
這種方式存在明顯的問題是UserService單點(diǎn)憋槐，在高可用的系統(tǒng)里邊是不可接受的。于是出現(xiàn)了改進(jìn)版:
通過Nginx轉(zhuǎn)發(fā)一定程度上實(shí)現(xiàn)了高可用淑趾，Nginx基于心跳剔除不可用的后端節(jié)點(diǎn)阳仔。早期并沒有OpenResty的存在，多數(shù)公司也沒有基于Nginx二次開發(fā)的能力扣泊，所以每添加一個(gè)UserService節(jié)點(diǎn)都伴隨著一次手動修改Nginx配置的操作近范，對運(yùn)維造成層本。同時(shí)客戶端請求經(jīng)過一次轉(zhuǎn)發(fā)延蟹，性能略有損耗评矩。
為了解決上面的問題，進(jìn)一步改進(jìn)就是現(xiàn)代的SOA框架了阱飘，1號店的Hedwig斥杜、微博的Motan、阿里的dubbo沥匈，無一例外都屬于這種:
服務(wù)提供者通過將自己注冊到服務(wù)注冊中心(常見的解決方案是Zookeeper蔗喂、Nacos)，客戶端調(diào)用時(shí)高帖，先根據(jù)服務(wù)名稱(可能還有機(jī)房弱恒、分組、版本號等)信息棋恼，找到服務(wù)調(diào)用地址(服務(wù)提供者注冊是提供)返弹，再根據(jù)服務(wù)調(diào)用地址調(diào)用。
服務(wù)提供者將自己注冊為Zookeeper的臨時(shí)節(jié)點(diǎn)爪飘，宕機(jī)后臨時(shí)節(jié)點(diǎn)會消息义起，客戶端通過Watch監(jiān)聽Zookeeper臨時(shí)節(jié)點(diǎn)的變化，通過感知變化將不可用的節(jié)點(diǎn)從調(diào)用列表里摘除师崎。
1.4 微服務(wù)
SOA解決了業(yè)務(wù)重用默终、資源鏈接瓶頸的問題，架構(gòu)師們總有對服務(wù)進(jìn)一步拆分的沖動:
- 解耦犁罩，比如用戶服務(wù)齐蔽，不希望用戶積分影響到用戶登錄
- 熱點(diǎn)獨(dú)享資源和故障隔離，比如秒殺我們希望給它更多資源床估，秒殺導(dǎo)致系統(tǒng)崩潰時(shí)不影響普通購買
微服務(wù)可以理解為SOA的服務(wù)拆分粒度的最佳實(shí)踐含滴。
2. 微服務(wù)架構(gòu)的挑戰(zhàn)
2.1 微服務(wù)架構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)
1. 功能重用、邏輯一致性
同一邏輯不需要重復(fù)實(shí)現(xiàn)丐巫，避免了重復(fù)代碼谈况，也避免了相同邏輯多個(gè)實(shí)現(xiàn)的不一致勺美。可以通過jar包重用功能碑韵，但邏輯變更后會導(dǎo)致關(guān)聯(lián)上線赡茸。
2. 資源連接瓶頸
不許系統(tǒng)內(nèi)的任意系統(tǒng)都連接給定資源(如數(shù)據(jù)庫)，而是有給定服務(wù)的集群連接資源祝闻，其他系統(tǒng)通過調(diào)用服務(wù)獲取數(shù)據(jù)占卧。
3. 降低復(fù)雜度
聚焦，開發(fā)者只需要關(guān)注部分联喘，而不需要關(guān)注全局屉栓，降低理解成本。
4. 可擴(kuò)展性
可以根據(jù)業(yè)務(wù)特點(diǎn)和性能要求耸袜，針對特定服務(wù)增加集群規(guī)挠讯啵或提升系統(tǒng)硬件配置。
5. 解耦堤框、故障隔離
只要保證接口穩(wěn)定域滥，系統(tǒng)直接的發(fā)布上線就不存在強(qiáng)依賴。獨(dú)立進(jìn)程蜈抓，單個(gè)服務(wù)的崩潰不會影響全局启绰。
6. 容錯(cuò)、動態(tài)擴(kuò)容
服務(wù)集群里的部分節(jié)點(diǎn)宕機(jī)不影響整體服務(wù)沟使，整個(gè)服務(wù)崩潰通過重試委可、服務(wù)降級依然能對外服務(wù)。服務(wù)注冊與發(fā)現(xiàn)腊嗡。
2.2 微服務(wù)架構(gòu)的挑戰(zhàn)
微服務(wù)不是銀彈着倾，采用微服務(wù)的過程中，往往需要我們完成數(shù)據(jù)庫拆分燕少，這時(shí)候會帶來分布式事務(wù)的問題卡者；一個(gè)正常的業(yè)務(wù)被拆分了多個(gè)微服務(wù)的調(diào)用鏈；大量的服務(wù)客们，對構(gòu)建崇决、發(fā)布、運(yùn)維都提出了更高的要求底挫。
1. 故障排查
一次請求可能會涉及多個(gè)服務(wù)的多次調(diào)用恒傻，而每個(gè)服務(wù)本身又是一個(gè)集群，調(diào)用可能是其中任意一個(gè)節(jié)點(diǎn)建邓，如果通過傳統(tǒng)的方式直接到文件查看日志盈厘，怎么找這次請求關(guān)聯(lián)的日志會是一個(gè)挑戰(zhàn)。這也是全鏈路監(jiān)控出現(xiàn)的原因涝缝。
2. 服務(wù)監(jiān)控
成百上千個(gè)微服務(wù)如果都是點(diǎn)狀式的監(jiān)控扑庞，單純的將每個(gè)服務(wù)當(dāng)一個(gè)進(jìn)程監(jiān)控譬重，很難直觀的查看哪些服務(wù)故障拒逮，影響范圍是多少罐氨。服務(wù)治理就變得極其的重要，服務(wù)的全局依賴圖可能對我們有所幫助滩援。
3. 分布式架構(gòu)本身帶來的復(fù)雜性
網(wǎng)絡(luò)通信的延遲和故障栅隐，已經(jīng)不預(yù)測的調(diào)用失敗帶來的數(shù)據(jù)一致性保障問題。
4. 運(yùn)維成本
運(yùn)維的本質(zhì)是保證機(jī)器玩徊、系統(tǒng)租悄、網(wǎng)絡(luò)、進(jìn)程和服務(wù)的正常運(yùn)行恩袱，大量拆分的服務(wù)泣棋，在故障率恒定的前提下，故障的頻次會明顯增加(這又是一個(gè)權(quán)衡了畔塔，故障次數(shù)增加潭辈，但是每次故障范圍減少)。大量服務(wù)的快速部署澈吨、統(tǒng)一管理把敢、擴(kuò)容都對運(yùn)維提出了更高的要求。
