Spring Boot 与微服务从0到1的实践

AugustusWalter 发布于3月前

Java微服务初探

微服务是一种架构风格,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。

微服务的概念源于2014年3月Martin Fowler所写的一篇文章“Microservices”(http://martinfowler.com/articles/microservices.html)。

一、现状与选择

现状

花椒的服务,无论是和前端靠的比较近的:比如H5官网;还是app服务:比如用户,直播,经济系统,云控等服务,都是使用PHP开发的。选择PHP的原因如下:

  • PHP的开发效率高。无需编译,开发调试速度快。

  • 团队在PHP方面积累的经验丰富:

    • 成熟的轻量级框架:Web框架QFrame,数据库QFrameDB,服务内部调用SDK:PepperClient,异步消息队列SDK:ProcessClient等

    • 丰富的LNMP调优经验。

    • 成熟的持续集成:发布系统。

  • HULK团队提供稳定高效的私有云解决方案:基于LNMP架构下的 Web服务管理:机器管理,Nginx等配置管理,Mysql,Redis等存储服务。

    工作中碰到的技术问题:

  • 服务治理代码和业务代码耦合度高,不通用。使用 nginx + lua + 降级代码。降级代码写到业务代码中,新增降级需要新写代码,没有一套通用降级,治理方案,耦合度高,影响业务稳定性。

  • 团队维护成本高。服务是分模块的,大家各自维护各自的服务,底层没有核心模块,不同服务之间充斥着重复代码,各自为战,复用性不足。举例:错误码很多服务是重叠的。

  • 服务升级的技术成本很大。举例:经济系统虚拟货币服务分库提升支付能力,因没有成熟的组件, 需要人肉手写分库代码,更需要长时间的回归测试,压力测试才能上线。

  • 服务扩容速度慢,需要申请资源,部署,测试,上线。

  • 服务优化,提升单机性能受限框架上限。受限于LNMP每个请求独享一个进行,同步IO的机制而变得艰难,可以选择更换框架为swoole,选择异步Redis的库,这都需要大量的基础调研,测试,业务代码会被改的面目全非,项目周期会冗长。

    整个后端的微服务做到了分拆:用户,直播,消息,经济系统,云控等,项目的开发效率高,但是维护的工作对工程师得能力要求极高,治理,服务扩容,缩容,技术升级等问题还是困难重重,步履维艰。而java体系的spring cloud在服务注册发现、熔断限流、服务网关、分布式配置等一道解决,而不是在php方案上自己找开源去拼凑重构,这方面java更成熟和成体系,而且java体系在新兴的微服务架构Service Mesh中融合更好。

现有微服务解决方案

阿里

阿里使用java做为主要开发语言,开源出框架也很多,分布式和微服务框架:Dubbo、 Spring Cloud Alibaba 这两个框架 。Dubbo曾经一度停止维护,后来重新维护并开源到apache,Dubbo只能称为服务治理框架但距离系统完善微服务体系还有很多不足;Spring Cloud Alibaba 是基于Spring Cloud开源的一套微服务一站式解决方案,目前是一个孵化项目,它的仓库也位于Spring Cloud孵化器中,很具有发展潜力。

项目地址 dubbo:https://dubbo.apache.org 、spring-cloud-alibaba:https://github.com/alibaba/spring-cloud-alibaba

腾讯

腾讯开源微服务框架:Tars 是腾讯从2008年到今天一直在使用的后台逻辑层的统一应用框架,它集可扩展协议编解码、高性能RPC通信框架、路由与发现、发布监控、日志统计、配置管理等于一体,但社区的活跃度不怎么高,文档也不够完善。

项目地址:https://github.com/TarsCloud/Tars

华为

华为的ServiceComb框架: HWCloud在2017年6月发布开源的一款微服务框架,集服务注册、发现、通信和微服务治理能力为一体,并默认提供集中化配置,目前已开源到apache,值得关注。

项目地址:https://servicecomb.apache.org

spring

不用说,写过java的人都认识,spring自2003年开源至今,强大的生命力不断更新迭代,java框架活跃度No1,基本一统web开发天下,springboot推出后更加赢得广大java开发者青睐,随后推出的springcloud微服务整套体系,spring经过十多年的发展已非常成熟,生态也比较完善。

选择

选择springboot2作为微服务第一步基础,原因如下:

  • 成熟稳定,社区热度极高,相关资料很多,问题方便解决。

  • 极大地提高了开发效率:

    使用注解、约定优于配置原则,大大减少了springBean的配置文件;

  • 方便部署,项目可独立打成jar包,无需依赖web容器;

  • 与微服务相关框架方便集成,几个注解搞定注册中心、配置中心等集成;

  • 提供运行时的应用监控,actuator监控健康;

  • 方便集成第三方http、grpc组件,跨语言与php和go项目交互;

orm框架选择:

  • 选择mybatis,相对于hibernate更轻便灵活,相对springjdbcTemplate功能更强大,使用 mybatis-generator 可以根据表反向生成model,提升开发效率

web容器选择:

  • 选择undertow,

    1、undertow在高负载情况下性能和稳定性要明显优于tomcat;

    2、比tomcat更轻便;

开发规范:

  • 选择安装阿里开源的代码规约扫描插件:Alibaba Java Coding Guidelines,能规范大家代码风格,检测潜在的异常,提前发现问题。

最终初步搭配:

springboot2 + mybatis undertow作为web容器打入jar包中

二、稳步改进

要既保证支持现有业务的推进,又得保证系统稳定,以活动项目作为先锋,先趟一遍坑。

活动项目结构如下:

  • activity-java 活动业务包

  • activity-core 活动核心包

  • common-core 公共包

  • pepper-client 花椒client包

  • pepper-statistics 花椒统计监控包

  • pepperbus-client 花椒消息总线client包

迭代后的现状架构图

Spring Boot 与微服务从0到1的实践

优化与改进:

改进

1.持续集成发布由jenkins改为gitlab

使用gitlab优点:

  • 集成Code Review插件,方便代码审核;

  • CI/CD自动发布部署,项目.gitlab-ci.yml文件配置好后,当开发分支合并到测试分支,自动编译打包、运行测试用例、部署到测试环境,正式环境发布、回滚也是轻松在web界面点击几个按钮完成;

  • 集成Kubernetes

2.注册发现服务,选择eureka/Nacos,

CAP理论指出,一个分布式系统不可能同时满足C(一致性)、A(可用性)和P(分区容错性)。由于分区容错性在是分布式系统中必须要保证的,因此我们只能在A和C之间进行权衡,在此Zookeeper保证的是CP, 而Eureka则是AP,当然后起之秀阿里开源的Nacos,也值得研究考虑。

3.其它

  • 使用openfeign作为成为一个轻量级REST API客户端,很方便访问其它http接口,加个配置Hystrix和一个熔断实现类就可以实现熔断;

  • 使用slf4j的MDC生成traceId为了未来构建全链路监控做基础;

  • 基于注解+springEl+redis实现防并发、幂等性等;

三、展望未来

计划中部署如下微服务组件:

  1. 对外gateway网关。

  2. 注册中心euerka。

  3. 配置中心。

  4. 日志服务。

  5. 服务治理中心。

  6. wayne+k8s 容器化。

Spring Boot 与微服务从0到1的实践

流程图__1_

Service Mesh(服务网格):下一代微服务?

什么是Service Mesh?

服务网格(Service Mesh)是致力于解决服务间通讯的基础设施层。它负责在现代云原生应用程序的复杂服务拓扑来可靠地传递请求。实际上,Service Mesh通常是通过一组轻量级网络代理(Sidecar proxy),与应用程序代码部署在一起来实现,而无需感知应用程序本身。

为什么需要Service Mesh?

有了springcloud整套微服务架构,为什么我们还需要Service Mesh?经过上面的介绍不难发现,整个微服务要关注的组件太多了,在从单体应用程序向分布式微服务架构的转型过程中,开发人员和运维人员面临诸多挑战,而且随着规模和复杂性的增长,服务越来越难以理解和管理。如果用TCP协议类比就很恰当,在TCP协议未出来之前,开发人员需要自己考虑服务间数据包的传输、粘包、网络异常重试等问题,网络传输代码与业务代码耦合,而TCP协议出来后,开发者不用关心网络传输具体实现,有更多精力实现自己的业务,网络传输TCP协议就对应服务网格的Sidecar模式,Sidecar模块代理所有非业务功能。

Service Mesh 有如下几个特点:

  • 应用程序间通讯的中间层

  • 轻量级网络代理

  • 应用程序无感知

  • 解耦应用程序的重试/超时、监控、追踪和服务发现

细节图:

Spring Boot 与微服务从0到1的实践

鸟瞰图:

Spring Boot 与微服务从0到1的实践

Service Mesh相关框架:第一代以 LinkerdEnvoy 为代表 ;第二代以 IstioConduit 为代表。

大厂在Service Mesh上的实践

国内大厂已有服务网格的相关实践,蚂蚁金服、华为、腾讯等公司有成熟运营和迭代,这也是将是发展的必然趋势。

Service Mesh实践资料清单 https://www.servicemesher.com/awesome-servicemesh/

参考相关链接:

springcloud

https://springcloud.cc/

https://spring.io/projects/spring-cloud

什么是Service Mesh

https://jimmysong.io/posts/what-is-a-service-mesh/

Service Mesh实践资料清单:

https://www.servicemesher.com/awesome-servicemesh/

istio中文网:

https://istio.io/zh/docs/concepts/what-is-istio/

Pattern: Service Mesh

https://philcalcado.com/2017/08/03/pattern_service_mesh.html

 

 

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