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微服务架构模型和进程间通信

2023-05-16

微服务架构

  • 微服务的扩展模型
    • X轴扩展在多个相同实例之间实现请求的负载均衡
    • Y轴扩展根据功能将应用程序拆分为服务
    • Z轴扩展根据请求的属性路由请求
    • 微服务架构与SOA的异同
    • 微服务架构的好处
    • 微服务架构的弊端
  • 微服务进程间通信
    • 基于同步远程过程调用模式的通信：REST API
    • 开发可靠的远程过程调用代理
    • 基于异步消息模式的通信：消息中间件
      • 处理重复消息
      • 使用异步消息提高可用性：消除同步交互

微服务的扩展模型

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X轴扩展在多个相同实例之间实现请求的负载均衡

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Y轴扩展根据功能将应用程序拆分为服务

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Z轴扩展根据请求的属性路由请求

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微服务架构与SOA的异同

特性SOA微服务
服务间通信智能管道，采用重量级协议哑管道，采用消息代理，点对点通信
数据管理全局数据模型并共享数据库每个服务都有自己的数据模型和数据库
典型服务的规模较大的单体应用较小的服务

微服务架构的好处

  • 使大型的复杂应用程序可以持续交付和持续部署
  • 每个服务都相对较小并容易维护
  • 服务可以独立部署
  • 服务可以独立扩展
  • 微服务架构可以实现团队的自治
  • 更容易实验和采纳新的技术
  • 更好的容错性

微服务架构的弊端

  • 服务的拆分和定义是一项挑战
  • 分布式系统带来的各种复杂性，使开发、测试和部署变得更加困难
  • 当部署跨越多个服务的功能时需要谨慎的协调更多开发团队
  • 开发者需要思考到底应该在应用的什么阶段使用微服务架构

微服务进程间通信

模式一对一一对多
同步模式请求/响应无
异步模式异步请求/响应 单向通知发布/订阅 发布/异步响应

请求/响应：一个客户端向服务端发起请求，等待响应，会造成线程阻塞，服务间紧耦合；
异步请求/响应：客户端发送请求到服务端，服务端异步响应请求，不会阻塞线程，请求不会马上返回；
单向通知：客户端的请求发送到服务端，不期望服务端做出任何响应；
发布/订阅：客户端发布通知消息，被零个或者多个感兴趣的服务订阅；
发布/异步响应：客户端发布请求消息，然后等待从感兴趣的服务发回响应。

基于同步远程过程调用模式的通信：REST API

REST提供了一系列架构约束，当作为整体使用时，它强调组件交互的可扩展性，接口的通用性、组件的独立部署，以及那些能减少交互延迟的中间件，它能强化了安全性，也能封装遗留系统
REST成熟度模型

  • Level0：Level0层级服务的客户端只是向服务端点发起HTTP
    POST请求，进行服务调用，每个请求都指明了需要执行的操作、这个操作针对的目标和必要参数
  • Level1：Level1层级的服务引入了资源的概念，要执行对资源的操作，客户端需要发出指定要执行的操作和包含任何参数的POST请求
  • Level2：Level2层级的服务使用HTTP动词来执行操作，GET获取，POSY创建，PUT更新，DELETE删除
  • Level3：由GET请求返回的资源部信息中包含链接，这些链接能够执行该资源允许的操作

开发可靠的远程过程调用代理

  • 网络超时：在等待针对请求的响应时，一定不要做出无限阻塞，而是设定一个超时，使用超时可以保证不会一直在无响应的请求上浪费资源
  • 限制客户端向服务器发出的请求数量：把客户端能够像特定服务发起的请求设置一个上限，达到上限再多的请求也无济于事
  • 断路器模式：监控客户端发出请求的成功和失败数量，如果失败的比例超过一定的阈值，就启动断路器

基于异步消息模式的通信：消息中间件

处理重复消息

  • 编写幂等消息处理器：应用被相同输入参数多次重复调用时，也不会产生额外的结果
  • 跟踪消息并丢弃重复消息：消息接收方使用message id跟踪它已处理的消息并丢弃任何重复项，将消息的message id作为创建和更新业务实体的事务的一部分记录在数据库表中，message id重复，则INSERT失败，接收方丢弃该消息

使用异步消息提高可用性：消除同步交互

  • 复制数据
    在这里插入图片描述

服务维护一个数据副本，这些数据是服务在处理请求时需要使用的，这些数据的源头会在数据变化是发出消息，服务订阅这些消息来确保数据副本的实时更新。

  • 先返回响应，再完成处理
    当处理请求时，服务并不需要与其他服务直接进行同步交互，取而代之的是，服务异步向其他的服务发送消息。其他服务处理完成后向服务同步处理状态，这种方式确保了服务之间松耦合。
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