微服务架构核心技术揭秘

📕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、优快云博客专家、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

  1. 服务发现与注册

在微服务架构中,服务治理的核心在于确保服务之间的动态交互。服务发现与注册是实现这一目标的关键机制。

  • Eureka服务端/客户端:Eureka服务端作为中心化的服务注册中心,采用Cassandra作为底层数据存储,提供高可用和容错能力。客户端通过发送RESTful API调用注册服务实例,并通过心跳机制保持服务实例的活跃状态。当服务实例发生变更时,Eureka会触发事件通知其他服务实例,确保服务注册表的实时更新。

  • Consul集成:Consul基于Raft协议提供强一致性保证,支持服务发现、健康检查、配置共享等功能。在Spring Cloud项目中,Consul通过服务发现API和服务健康检查API与Spring Cloud集成,允许服务实例通过Consul进行注册和发现。

  • Nacos多模式支持:Nacos支持集群模式、单机模式和服务端模式,为不同规模和需求的应用提供灵活的部署方式。在服务注册方面,Nacos通过Dubbo协议或HTTP协议与Spring Cloud应用通信,支持服务实例的动态注册和注销。

  1. 健康检查机制

健康检查机制对于确保服务稳定运行至关重要。在Spring Cloud中,健康检查通常通过以下方式进行:

  • 配置中心:Spring Cloud Config支持通过HTTP或JMX接口进行健康检查,通过配置中心的健康检查端点,可以监控服务的健康状态。
  1. 配置中心

配置中心负责集中管理应用配置,降低配置变更的风险。在Spring Cloud中,配置中心的主要功能包括:

  • 动态刷新:通过Spring Cloud Bus与Spring Cloud Config结合,可以实现配置的动态刷新,无需重启服务即可应用新的配置。

  • 多环境隔离:配置中心支持不同环境的配置文件,如开发、测试、生产等,通过命名约定或环境变量区分,确保配置的隔离性。

  • 加密存储:配置中心支持敏感信息加密存储,如使用Spring Cloud Config的密钥管理服务(Key Management Service,KMS)来管理密钥,确保配置的安全性。

二、服务通信

  1. 客户端负载均衡

客户端负载均衡在微服务架构中扮演着至关重要的角色。Ribbon作为Spring Cloud的客户端负载均衡工具,提供了丰富的功能:

  • 策略配置:Ribbon支持多种负载均衡策略,如轮询、随机、最少请求等,还可以自定义负载均衡策略,如根据服务实例的响应时间进行权重调整。

  • 自定义规则实现:Ribbon允许通过编程方式自定义负载均衡规则,实现复杂的负载均衡逻辑。

  • 重试机制:Ribbon提供重试机制,当服务调用失败时,可以进行重试,提高服务的可用性,并减少因网络波动或服务暂时不可用导致的调用失败。

  1. 声明式调用

Feign作为Spring Cloud的声明式调用工具,简化了服务调用的开发过程:

  • 契约配置:Feign支持契约配置,通过接口定义服务调用的契约,提高代码的可读性和可维护性。

  • 日志级别控制:Feign允许自定义日志级别,便于调试和监控服务调用过程。

  • 文件传输处理:Feign支持HTTP协议的文件传输,可以通过Feign客户端实现文件的上传和下载。

三、容错保护

  1. 断路器模式

断路器模式通过Hystrix实现,用于防止系统因异常导致雪崩效应:

  • 熔断策略:Hystrix支持多种熔断策略,如快速失败、半开等,可以根据实际情况进行配置。

  • 降级回退逻辑:当断路器熔断时,可以执行降级回退逻辑,如返回默认值、返回缓存数据等,确保系统的可用性。

  • 实时监控:Hystrix提供实时监控功能,包括断路器状态、熔断次数、失败率等,便于问题排查和优化。

  1. 限流防护

Sentinel作为Spring Cloud的限流防护工具,提供以下功能:

  • 规则配置:Sentinel支持多种限流规则,如QPS限流、并发限流等,可以根据需求进行配置。

  • 系统自适应保护:Sentinel支持系统自适应保护,当系统负载过高时,自动调整限流策略,保障系统稳定运行。

四、网关路由

  1. 智能路由

Zuul作为Spring Cloud的智能路由工具,支持以下功能:

  • 过滤器链:Zuul支持过滤器链,可以对请求进行处理,如请求改写、请求过滤等。

  • 动态路由表:Zuul支持动态路由表,可以根据需求动态添加、删除路由规则。

  • 灰度发布支持:Zuul支持灰度发布,可以对特定用户或用户群体进行功能隔离。

  1. API聚合

Zuul通过以下方式实现API聚合:

  • 请求改写规则:Zuul支持请求改写规则,可以对请求进行修改,如路径改写、参数改写等。

  • 跨域处理方案:Zuul支持跨域处理,解决跨域请求问题。

五、消息驱动

  1. 消息中间件

RabbitMQ和Kafka作为消息中间件,提供以下功能:

  • 绑定器:RabbitMQ支持绑定器,可以将消息绑定到特定的队列或交换机。

  • 分区策略:Kafka支持分区策略,可以将消息均匀分布到不同的分区,提高系统性能。

  1. 事务消息支持

Spring Cloud支持事务消息的实现,包括:

  • 事件溯源:通过记录事件和状态,可以追踪业务处理过程。

  • 消息轨迹追踪:通过记录消息发送、接收、处理等过程,可以追踪消息处理状态。

  • 死信队列处理:当消息处理失败时,可以将消息发送到死信队列,便于后续处理。

六、分布式增强

  1. 分布式锁实现

分布式锁的实现通常依赖于Redisson、Zookeeper等分布式锁框架:

  • 集成分布式锁框架:通过集成Redisson或Zookeeper等分布式锁框架,实现分布式锁功能。

  • 乐观锁/悲观锁:根据实际需求选择乐观锁或悲观锁,提高系统性能。

  1. 链路追踪集成

链路追踪框架如Zipkin、Jaeger提供以下功能:

  • 集成链路追踪框架:通过集成Zipkin或Jaeger等链路追踪框架,实现链路追踪功能。

  • 数据收集与展示:收集链路追踪数据,并展示链路追踪信息。

  1. 分布式事务协调

分布式事务协调框架如Seata、Atomikos提供以下功能:

  • 集成分布式事务框架:通过集成Seata或Atomikos等分布式事务框架,实现分布式事务协调功能。

  • 事务管理器:统一管理分布式事务,确保事务一致性。

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