微服务基础概念

Posted 2021-03-12 dalianpai

1 系统架构的演变
随着互联网的发展，网站应用的规模不断扩大，常规的应用架构已无法应对，分布式服务架构以及微服
务架构势在必行，亟需一个治理系统确保架构有条不紊的演进。

1.1 单体应用架构
Web应用程序发展的早期，大部分web工程(包含前端页面,web层代码,service层代码,dao层代码)是将
所有的功能模块,打包到一起并放在一个web容器中运行。

 

 

 比如搭建一个电商系统：客户下订单，商品展示，用户管理。这种将所有功能都部署在一个web容器中
运行的系统就叫做单体架构。

优点：

• 所有的功能集成在一个项目工程中
• 项目架构简单，前期开发成本低，周期短，小型项目的首选。

缺点：

• 全部功能集成在一个工程中，对于大型项目不易开发、扩展及维护。
• 系统性能扩展只能通过扩展集群结点，成本高、有瓶颈。
• 技术栈受限。

1.2 垂直应用架构
当访问量逐渐增大，单一应用增加机器带来的加速度越来越小，将应用拆成互不相干的几个应用，以提
升效率

 

 

 

优点：

• 项目架构简单，前期开发成本低，周期短，小型项目的首选。
• 通过垂直拆分，原来的单体项目不至于无限扩大
• 不同的项目可采用不同的技术。

缺点：

• 全部功能集成在一个工程中，对于大型项目不易开发、扩展及维护。
• 系统性能扩展只能通过扩展集群结点，成本高、有瓶颈。

1.3 分布式SOA架构
1.3.1 什么是SOA
SOA 全称为 Service-Oriented Architecture，即面向服务的架构。它可以根据需求通过网络对松散耦合
的粗粒度应用组件(服务)进行分布式部署、组合和使用。一个服务通常以独立的形式存在于操作系统进
程中。
站在功能的角度，把业务逻辑抽象成可复用、可组装的服务，通过服务的编排实现业务的快速再生，目
的：把原先固有的业务功能转变为通用的业务服务，实现业务逻辑的快速复用。
通过上面的描述可以发现 SOA 有如下几个特点：分布式、可重用、扩展灵活、松耦合
1.3.2 SOA架构
当垂直应用越来越多，应用之间交互不可避免，将核心业务抽取出来，作为独立的服务，逐渐形成稳定
的服务中心，使前端应用能更快速的响应多变的市场需求 。

 

 

 

优点：

• 抽取公共的功能为服务,提高开发效率
• 对不同的服务进行集群化部署解决系统压力
• 基于ESB/DUBBO减少系统耦合

缺点：

• 抽取服务的粒度较大
• 服务提供方与调用方接口耦合度较高

1.4 微服务架构

 

优点：

• 通过服务的原子化拆分，以及微服务的独立打包、部署和升级，小团队的交付周期将缩短，运维成本也将大幅度下降

• 微服务遵循单一原则。微服务之间采用Restful等轻量协议传输。

缺点：

• 微服务过多，服务治理成本高，不利于系统维护。
• 分布式系统开发的技术成本高（容错、分布式事务等）。

1.5 SOA与微服务的关系
SOA（ Service Oriented Architecture ）“面向服务的架构”:他是一种设计方法，其中包含多个服
务， 服务之间通过相互依赖最终提供一系列的功能。一个服务 通常以独立的形式存在与操作系统进程
中。各个服务之间 通过网络调用。
微服务架构:其实和 SOA 架构类似,微服务是在 SOA 上做的升华，微服务架构强调的一个重点是“业务需
要彻底的组件化和服务化”，原有的单个业务系统会拆分为多个可以独立开发、设计、运行的小应用。
这些小应用之间通过服务完成交互和集成

功能	SOA	微服务
组件大小	大块业务逻辑	单独任务或小块业务逻辑
耦合	通常松耦合	总是松耦合
公司架构	任何类型	小型、专注于功能交叉团队
管理	着重中央管理	着重分散管理
目标	确保应用能够交互操作	执行新功能、快速拓展开发团队

2 分布式核心知识

2.1 分布式中的远程调用

在微服务架构中，通常存在多个服务之间的远程调用的需求。远程调用通常包含两个部分：序列化和通
信协议。常见的序列化协议包括json、xml、hession、protobuf、thrift、text、bytes等，目前主流的
远程调用技术有基于HTTP的RESTful接口以及基于TCP的RPC协议。
（1）RESTful接口
REST，即Representational State Transfer的缩写，如果一个架构符合REST原则，就称它为RESTful架构。
资源（Resources）
所谓"资源"，就是网络上的一个实体，或者说是网络上的一个具体信息。它可以是一段文本、一张图
片、一首歌曲、一种服务，总之就是一个具体的实在。你可以用一个URI（统一资源定位符）指向它，
每种资源对应一个特定的URI。要获取这个资源，访问它的URI就可以，因此URI就成了每一个资源的地
址或独一无二的识别符。REST的名称"表现层状态转化"中，省略了主语。"表现层"其实指的是"资
源"（Resources）的"表现层"。
表现层（Representation）
"资源"是一种信息实体，它可以有多种外在表现形式。我们把"资源"具体呈现出来的形式，叫做它的"表
现层"（Representation）。比如，文本可以用txt格式表现，也可以用html格式、XML格式、JSON格
式表现，甚至可以采用二进制格式；图片可以用JPG格式表现，也可以用PNG格式表现。URI只代表资源
的实体，不代表它的形式。严格地说，有些网址最后的".html"后缀名是不必要的，因为这个后缀名表示
格式，属于"表现层"范畴，而URI应该只代表"资源"的位置。

状态转化（State Transfer）
访问一个网站，就代表了客户端和服务器的一个互动过程。在这个过程中，势必涉及到数据和状态的变
化。互联网通信协议HTTP协议，是一个无状态协议。这意味着，所有的状态都保存在服务器端。因
此，如果客户端想要操作服务器，必须通过某种手段，让服务器端发生"状态转化"（State Transfer）。
客户端用到的手段，只能是HTTP协议。具体来说，就是HTTP协议里面，四个表示操作方式的动词：
GET、POST、PUT、DELETE。它们分别对应四种基本操作：GET用来获取资源，POST用来新建资源
（也可以用于更新资源），PUT用来更新资源，DELETE用来删除资源。
综合上面的解释，我们总结一下什么是RESTful架构：
每一个URI代表一种资源；
客户端和服务器之间，传递这种资源的某种表现层；
客户端通过四个HTTP动词，对服务器端资源进行操作，实现"表现层状态转化"。
（2）RPC协议
RPC（Remote Procedure Call ） 一种进程间通信方式。允许像调用本地服务一样调用远程服务。RPC
框架的主要目标就是让远程服务调用更简单、透明。RPC框架负责屏蔽底层的传输方式（TCP或者
UDP）、序列化方式（XML/JSON/二进制）和通信细节。开发人员在使用的时候只需要了解谁在什么
位置提供了什么样的远程服务接口即可，并不需要关心底层通信细节和调用过程。

 

 

 

 （3）区别与联系

比较项	RESTful	RPC
通讯协议	HTTP	一般使用TCP
性能	略低	较高
灵活度	高	低
应用	微服务架构	SOA架构

1、HTTP相对更规范，更标准，更通用，无论哪种语言都支持http协议。如果你是对外开放API，例如
开放平台，外部的编程语言多种多样，你无法拒绝对每种语言的支持，现在开源中间件，基本最先支持
的几个协议都包含RESTful

2、 RPC 框架作为架构微服务化的基础组件，它能大大降低架构微服务化的成本，提高调用方与服务提
供方的研发效率，屏蔽跨进程调用函数（服务）的各类复杂细节。让调用方感觉就像调用本地函数一样
调用远端函数、让服务提供方感觉就像实现一个本地函数一样来实现服务。

2.2 分布式中的CAP原理
现如今，对于多数大型互联网应用，分布式系统（distributed system）正变得越来越重要。分布式系
统的最大难点，就是各个节点的状态如何同步。CAP 定理是这方面的基本定理，也是理解分布式系统的
起点。
CAP理论由 Eric Brewer 在ACM研讨会上提出，而后CAP被奉为分布式领域的重要理论。分布式系统的
CAP理论，首先把分布式系统中的三个特性进行了如下归纳：

 

 

 Consistency（一致性）：数据一致更新，所有数据的变化都是同步的
Availability（可用性）：在集群中一部分节点故障后，集群整体是否还能响应客户端的读写请求
Partition tolerance（分区容忍性）：某个节点的故障，并不影响整个系统的运行

 通过学习CAP理论，我们得知任何分布式系统只可同时满足二点，没法三者兼顾，既然一个分布
式系统无法同时满足一致性、可用性、分区容错性三个特点，所以我们就需要抛弃一样：

 

 

 

选 择	说 明
CA	放弃分区容错性，加强一致性和可用性，其实就是传统的关系型数据库的选择
AP	放弃一致性（这里说的一致性是强一致性），追求分区容错性和可用性，这是很多分布式 系统设计时的选择，例如很多NoSQL系统就是如此
CP	放弃可用性，追求一致性和分区容错性，基本不会选择，网络问题会直接让整个系统不可 用

需要明确一点的是，在一个分布式系统当中，分区容忍性和可用性是最基本的需求，所以在分布是系统
中，我们的系统最当关注的就是A（可用性）P（容忍性），通过补偿的机制寻求数据的一致性 。