微服务架构核心技术解析

📕我是廖志伟,一名Java开发工程师、《Java项目实战——深入理解大型互联网企业通用技术》(基础篇)、(进阶篇)、(架构篇)清华大学出版社签约作家、Java领域优质创作者、CSDN博客专家、阿里云专家博主、51CTO专家博主、产品软文专业写手、技术文章评审老师、技术类问卷调查设计师、幕后大佬社区创始人、开源项目贡献者。

📘拥有多年一线研发和团队管理经验,研究过主流框架的底层源码(Spring、SpringBoot、SpringMVC、SpringCloud、Mybatis、Dubbo、Zookeeper),消息中间件底层架构原理(RabbitMQ、RocketMQ、Kafka)、Redis缓存、MySQL关系型数据库、 ElasticSearch全文搜索、MongoDB非关系型数据库、Apache ShardingSphere分库分表读写分离、设计模式、领域驱动DDD、Kubernetes容器编排等。不定期分享高并发、高可用、高性能、微服务、分布式、海量数据、性能调优、云原生、项目管理、产品思维、技术选型、架构设计、求职面试、副业思维、个人成长等内容。

Java程序员廖志伟

🌾阅读前,快速浏览目录和章节概览可帮助了解文章结构、内容和作者的重点。了解自己希望从中获得什么样的知识或经验是非常重要的。建议在阅读时做笔记、思考问题、自我提问,以加深理解和吸收知识。阅读结束后,反思和总结所学内容,并尝试应用到现实中,有助于深化理解和应用知识。与朋友或同事分享所读内容,讨论细节并获得反馈,也有助于加深对知识的理解和吸收。💡在这个美好的时刻,笔者不再啰嗦废话,现在毫不拖延地进入文章所要讨论的主题。接下来,我将为大家呈现正文内容。

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一、服务治理

服务发现与注册

在微服务架构中,服务治理是确保服务之间高效通信的关键。服务发现与注册是实现这一目标的基础。

  • Eureka 服务端/客户端:Eureka 服务端使用一个简单的RESTful API,使得服务实例可以注册和注销。服务端存储了一个服务实例列表,客户端通过心跳机制保持与服务端的连接,确保实例信息是最新的。Eureka支持服务实例的健康检查,允许服务实例根据自身状态动态地注册或注销。

  • Consul 集成:Consul除了服务发现,还提供了健康检查、服务间协调和配置分发等功能。Consul使用Raft协议保证数据的一致性,并通过DNS和HTTP接口提供服务发现功能。在Consul中,服务实例通过HTTP API进行注册和注销。

  • Nacos 多模式支持:Nacos支持多种服务发现模式,包括单机模式、集群模式和联邦模式。在单机模式下,Nacos使用内存存储服务实例信息;在集群模式下,Nacos通过分布式存储来保证服务实例信息的一致性;在联邦模式下,Nacos支持跨集群的服务发现。

健康检查机制

健康检查是服务治理的重要部分,它确保服务在运行状态。

  • 配置中心:Spring Cloud Config允许通过Git仓库存储配置信息,支持多环境配置管理。配置中心使用Spring Cloud Bus进行配置更新通知,确保配置信息的实时同步。

  • 加密存储方案:为了安全起见,配置中心通常会使用SSL/TLS协议加密配置信息的传输,并对敏感配置信息进行加密存储,如使用密钥管理服务(如AWS KMS、HashiCorp Vault)进行加密。

二、服务通信

客户端负载均衡

客户端负载均衡是确保服务高可用性的关键。

  • Ribbon 策略配置:Ribbon提供了多种负载均衡策略,如轮询、随机、最小连接数、可用性等。开发者可以通过自定义RibbonClientFactory来扩展或替换默认的负载均衡策略。

  • 自定义规则实现:Ribbon允许通过编写自定义的IRule接口实现复杂的负载均衡规则,以满足特定的业务需求。

  • 重试机制:Ribbon支持在服务调用失败时进行重试,并通过RetryHandler接口进行重试策略的配置。

声明式调用

声明式调用简化了服务调用的过程。

  • Feign 契约配置:Feign使用接口声明服务调用,并通过注解指定调用参数、响应处理等。Feign内部使用Ribbon进行客户端负载均衡,并支持Spring MVC注解。

  • 日志级别控制:Feign允许通过配置不同的日志级别来控制日志输出,例如,可以通过设置Feign的日志级别为DEBUG来获取详细的调用信息。

  • 文件传输处理:Feign通过使用Spring的MultipartFile接口支持文件上传和下载。

三、容错保护

在分布式系统中,容错保护是必不可少的。

断路器模式

断路器模式用于防止系统雪崩。

  • Hystrix 熔断策略:Hystrix通过监控服务调用时间和失败次数,在达到设定的阈值时触发熔断。熔断后,可以执行降级回退逻辑或直接返回错误信息。

  • 降级回退逻辑:降级回退逻辑可以通过编写降级方法实现,如返回默认值、返回备用服务响应等。

  • 实时监控数据流:Hystrix提供Dashboard和Hystrix Dashboard插件,可以实时监控系统的健康状况,包括服务调用次数、错误率、熔断状态等。

限流防护

限流防护用于防止系统过载。

  • Sentinel 规则配置:Sentinel通过控制流量的方式实现限流,包括QPS限流、线程数限流、热点参数限流等。Sentinel支持动态调整限流规则,并可以通过Dashboard进行监控和管理。

  • 系统自适应保护:Sentinel可以根据系统的实时状态自动调整限流规则,例如,当系统负载降低时,可以逐步释放限流压力。

四、网关路由

网关是微服务架构中不可或缺的一部分,它负责路由请求到相应的服务。

智能路由

智能路由可以根据不同的条件动态路由请求。

  • Zuul 过滤器链:Zuul通过过滤器链来处理请求的各种逻辑,如路由、请求修改、响应修改等。开发者可以通过编写自定义过滤器来扩展Zuul的功能。

  • 动态路由表:Zuul支持从外部数据源动态加载路由规则,如配置文件、数据库等。

  • 灰度发布支持:Zuul支持灰度发布,通过路由策略控制部分流量流向新版本的服务。

API 聚合

API 聚合可以将多个服务的响应聚合到一个接口中。

  • 请求改写规则:Zuul支持请求改写规则,如修改请求头、添加请求参数等。

  • 跨域处理方案:Zuul支持跨域请求处理,允许不同源的服务相互通信。

五、消息驱动

消息驱动是实现异步通信和分布式事务的关键。

消息中间件

消息中间件用于异步解耦服务。

  • RabbitMQ 绑定器:RabbitMQ使用Exchange和Queue进行消息路由,支持多种消息传递模式,如点对点、发布/订阅等。RabbitMQ提供了多种绑定器,如Direct、Topic、Headers等。

  • Kafka 分区策略:Kafka将消息存储在多个分区中,可以提高系统的吞吐量和可靠性。Kafka支持分区复制,确保分区数据的一致性。

  • 事务消息支持:RabbitMQ和Kafka都支持事务消息,确保消息的可靠传递,防止消息丢失。

事件溯源

事件溯源是一种处理历史数据的策略。

  • 消息轨迹追踪:通过追踪消息的发送和接收,可以了解事件的完整轨迹,包括事件的时间戳、处理节点、处理结果等。

  • 死信队列处理:死信队列用于处理无法处理的消息,如重复消息、死循环消息等。死信队列可以用于手动处理或触发错误处理逻辑。

六、分布式增强

分布式系统的复杂性要求额外的工具来简化开发。

分布式锁实现

分布式锁用于确保在分布式环境中对共享资源的访问是互斥的。

  • 链路追踪集成:链路追踪可以帮助开发者了解请求在分布式系统中的处理过程,包括服务调用链、请求路径、执行时间等。

  • 分布式事务协调:分布式事务协调确保分布式系统中的事务一致性,例如,通过分布式事务框架(如Seata)来实现两阶段提交或补偿事务。

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