关于微服务的一些了解

本文探讨了微服务架构的定义与特性,对比了其与服务公开的区别,阐述了分布式系统的基本概念及其与集群的关系。深入分析了RPC机制、分布式思想、高并发与高可用的实现策略,以及负载均衡、服务雪崩、熔断和限流等关键概念。

1.什么叫微服务架构

微服务可以在“自己的程序”中运行,并通过“轻量级设备与HTTP型API进行沟通”。关键在于该服务可以在自己的程序中运行。通过这一点我们就可以将服务公开与微服务架构(在现有系统中分布一个API)区分开来。在服务公开中,许多服务都可以被内部独立进程所限制。如果其中任何一个服务需要增加某种功能,那么就必须缩小进程范围。在微服务架构中,只需要在特定的某种服务中增加所需功能,而不影响整体进程的架构。

2.什么是分布式

分布式系统是若干独立的计算机的集合,这些计算机对于用户来说就像单个相关系统,分布式系统是建立在网络之上的软件系统

3.分布式与集群的关系

集群是指将几台服务器集中在一起,实现同一业务

分布式中的每一个节点,都可以作为集群,集群离不开分布式

软件开发架构的变化

分布式服务架构

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。此时,用于提高业务复用及整合的分布式服务框架(RPC)是关键

流动计算架构

当服务越来越多,容量的评估,小服务资源的浪费等问题逐渐显现,此时需增加一个调度中心基于访问压力实时管理集群容量,提高集群利用率。此时,用于提高机器利用率的资源调度和治理中心(SOA)是关键

4.RPC是什么

RPCRemote Procedure Call是指远程过程调用,是一种进程间通信方式,他是一种技术的思想,而不是规范。

它允许程序调用另一个地址空间(通常是共享网络的另一台机器上)的过程或函数,而不用程序员显式编码这个远程调用的细节。

即程序员无论是调用本地的还是远程的函数,本质上编写的调用代码基本相同。

 

RPC思想原理

 

 

服务之间的交互可以用两种方式

 

  1. RPC
      1. Netty(Socket)+自定义序列化
  2. RestAPI    (严格来说,SpringCloud是使用Rest方式进行服务之间交互的,不属于RPC)
      1. HTTP+JSON

5.分布式思想与基本概念

高并发

  1. 通过设计保证系统可以并行处理很多请求。应对大量流量请求
  1. Tomcat最多支持并发多少用户?

Tomcat 默认配置的最大请求数是 150,也就是说同时支持 150 个并发,当然了,也可以将其改大。

当某个应用拥有 250 个以上并发的时候,应考虑应用服务器的集群

具体能承载多少并发,需要看硬件的配置,CPU 越多性能越高,分配给 JVM 的内存越多性能也就越高,但也会加重 GC 的负担。

  1. 操作系统对于进程中的线程数有一定的限制:

Windows 每个进程中的线程数不允许超过 2000

Linux 每个进程中的线程数不允许超过 1000

另外,在 Java 中每开启一个线程需要耗用 1MB 的 JVM 内存空间用于作为线程栈之用。

Tomcat 默认的 HTTP 实现是采用阻塞式的 Socket 通信,每个请求都需要创建一个线程处理。这种模式下的并发量受到线程数的限制,但对于 Tomcat 来说几乎没有 BUG 存在了。

Tomcat 还可以配置 NIO 方式的 Socket 通信,在性能上高于阻塞式的,每个请求也不需要创建一个线程进行处理,并发能力比前者高。但没有阻塞式的成熟。

这个并发能力还与应用的逻辑密切相关,如果逻辑很复杂需要大量的计算,那并发能力势必会下降。如果每个请求都含有很多的数据库操作,那么对于数据库的性能也是非常高的。

对于单台数据库服务器来说,允许客户端的连接数量是有限制的。

并发能力问题涉及整个系统架构和业务逻辑。

系统环境不同,Tomcat版本不同、JDK版本不同、以及修改的设定参数不同。并发量的差异还是满大的。

  • maxThreads="1000" 最大并发数 ,默认值为200
  • minSpareThreads="100"//初始化时创建的线程数,默认值为10
  • acceptCount="700"// 指定当所有可以使用的处理请求的线程数都被使用时,可以放到处理队列中的请求数,超过这个数的请求将不予处理,默认值为100

https://tomcat.apache.org/tomcat-8.0-doc/config/http.html

  1. 高并发衡量指标
  1. 响应时间(RT)
    1. 请求做出响应的时间,即一个http请求返回所用的时间
  2. 吞吐量
    1. 系统在单位时间内处理请求的数量
  3. QPS(Query/Request Per Second)、 TPS(Transaction Per Second)
  4. 每秒查询(请求)数、每秒事务数
    1. 专业的测试工具:Load Runner
    2. Apache ab
    3. Apache JMeter
  5. 并发用户数
    1. 承载的正常使用系统功能的用户的数量

高可用

服务集群部署

数据库主从+双机热备

  1. 主-备方式(Active-Standby方式)

主-备方式即指的是一台服务器处于某种业务的激活状态(即Active状态),另一台服务器处于该业务的备用状态(即Standby状态)。

  1. 双主机方式(Active-Active方式)

双主机方式即指两种不同业务分别在两台服务器上互为主备状态(即Active-Standby和Standby-Active状态)

注册中心

保存某个服务所在地址等信息,方便调用者实时获取其他服务信息

  1. 服务注册
    1. 服务提供者
  2. 服务发现
    1. 服务消费者

负载均衡

  1. 动态将请求派发给比较闲的服务器

策略:

  1. 轮询(Round Robin)
  2. 加权轮询(Weighted Round Robin)
  3. 随机Random
  4. 哈希Hash
  5. 最小连接数LC
  6. 最短响应时间LRT

 

服务雪崩

服务之间复杂调用,一个服务不可用,导致整个系统受影响不可用

熔断

某个服务频繁超时,直接将其短路,快速返回mock(模拟/虚拟)值

限流

限制某个服务每秒的调用本服务的频率

 

API网关

API网关要做很多工作,它作为一个系统的后端总入口,承载着所有服务的组合路由转换工作,除此之外,我们一般也会把安全

,限流,缓存,日志,监控,重试,熔断等放到API网关来做

服务跟踪

追踪服务的调用链,记录整个系统执行请求过程。如:请求响应时间,判断链中的哪些服务属于慢服务(可能存在问题,需要改善)

弹性云

Elastic Compute ServiceECS弹性计算服务

动态扩容,压榨服务器闲时能力

例如:双11,618,高峰时多配置些服务器,平时减少多余的服务器配置(用于其他服务应用),避免资源浪费

 

 

### Spring Boot微服务相关的论文与研究资料 Spring Boot作为Java生态中的重要组成部分,在构建微服务架构方面具有显著优势。以下是关于Spring Boot微服务的研究方向及相关资源的详细介绍。 #### 1. 微服务架构的基础理论与发展 微服务架构是一种将单体应用程序拆分为多个小型独立服务的设计模式,这些服务可以单独部署、扩展和维护[^2]。这种架构方式能够有效应对传统单体应用在规模扩大后的性能瓶颈问题。对于希望深入理解微服务架构基础理论的学习者来说,可以从以下几个角度入手: - **分布式系统设计原则**:了解CAP定理、BASE理论以及一致性模型等内容。 - **领域驱动设计(DDD)**:通过划分边界上下文(Context Boundary),使微服务之间的职责更加清晰。 - **事件溯源(Event Sourcing)** 和 CQRS (Command Query Responsibility Segregation) :这两种技术可以帮助解决数据一致性和查询效率的问题。 #### 2. Spring Cloud的功能模块分析 Spring Cloud 提供了一系列用于支持微服务开发的技术栈,其中包括但不限于以下功能模块[^1]: - **Eureka/Consul/Nacos**: 这些都是常用的服务注册与发现工具,其中Nacos还提供了动态配置管理能力[^3]。 - **Ribbon/Hystrix/Zuul/Gateway**: 它们分别实现了客户端负载均衡、熔断保护机制和服务网关等功能。 下面是一段简单的代码示例展示如何使用Feign进行远程调用: ```java @FeignClient(name="product-service", url="${service.url.product}") public interface ProductClient { @GetMapping("/products/{id}") public ResponseEntity<Product> getProductById(@PathVariable("id") Long id); } ``` #### 3. 安全性考量 安全性始终是任何软件项目不可忽视的重要部分之一。特别是在开放网络环境下运行的应用程序更应该重视身份验证、授权控制等方面的工作[^4]。OAuth2协议被广泛应用于第三方登录场景下;JWT(JSON Web Token)则因其轻量级特性成为跨域请求时传递用户信息的理想选择。 #### 推荐阅读材料清单 为了进一步探索有关Spring Boot微服务主题的知识体系,这里列举了一些可能对你有所帮助的文章书籍名称或者关键词提示: - "Building Microservices" by Sam Newman - 此书涵盖了从概念到实践各个层面的内容. - IEEE Xplore Digital Library 上搜索关键字如 'Microservices', 'Spring Boot' 可能会找到高质量学术文章. - Arxiv.org 是另一个值得查阅的地方,尤其针对开源社区贡献较多的新颖想法和技术趋势.
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