微服务架构详解（一）：微服务技术选型

1.微服务简介微服务架构（Microservice Architecture）是一种架构概念，旨在通过将功能分解到各个离散的服务中以实现对解决方案的解耦，从而降低系统的耦合性，并提供更加灵活的服务支持。2.微服务技术选型（仅列举个人认为常用的，根据架构层级排序）区域内容分发：CDN网络负载均衡：lvs服务网关：zuul,kong,springcloud gateway熔断、降级、限流：Hystri

月半花开

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月半花开 · 2023-04-25 16:56:13 发布

3.5.3.微服务实现负载均衡的三种架构模式

5.1.SpringCloud与SpringCloud Alibaba的关系

5.2.版本说明

5.2.1.组件版本关系编辑

5.2.2.毕业版本依赖关系(推荐使用)编辑

5.3.Spring Cloud&Dubbo系和阿里系组件对比

6.Spring Cloud Alibaba

8.SpringCloud与SpringCloud Alibaba抉择

8.1.为什么使用SpringCloud Alibaba

8.2.SpringCloud的几大痛点

8.3.SpringCloud Alibaba的优势：

8.4.结合SpringCloud Alibaba最终的技术搭配方案

参考资料

1.微服务简介

微服务架构（Microservice Architecture）是一种架构概念，旨在通过将功能分解到各个离散的服务中以实现对解决方案的解耦，从而降低系统的耦合性，并提供更加灵活的服务支持。

2.微服务技术选型

（仅列举个人认为常用的，根据架构层级排序）

区域内容分发：CDN
网络负载均衡：lvs
网关负载均衡、反向代理：nginx+lua、Kong、Spring Cloud Zuul、Spring Cloud Gateway
服务网关：zuul,kong,springcloud gateway
熔断、降级、限流：Hystrix,Sentinel
服务注册与发现：eureka,nacos,consul,zookeeper
服务配置：nacos,springcloud config,consul
服务负载均衡：ribbon，Load Balancer
组件通信：feign,RestTemplate，Dubbo RPC,OpenFeign
消息队列：RabbitMQ、Kafka、ActiveMQ、RocketMQ
链路追踪：zipkin，Skywalking
服务部署：docker,kubernetes,jenkins
服务监控：Metrics+ELK,SpringCloud Admin
分布式日志：ELK
分布式存储：fastDFS、OSS
分布式事务：seata
分布式任务调度：SchedulerX,xxl-job
短信服务：SMS
邮件服务：mail

3.微服务核心组件

注册中心
- 服务注册
- 服务发现
服务网关
- 安全认证和授权
- 路由管理
- 协议转换
- 负载限流
服务熔断
- 监控
- 断路器状态管理
- 故障恢复
- 限流
分布式配置中心
- 集中化配置管理
- 配置信息动态刷新
- 配置信息版本控制
- 配置信息安全管理
- 配置信息监控
负载均衡
服务调用

在这里插入图片描述

3.1.注册中心

在微服务架构里主要起到了协调者的一个作用。

关系调用说明：服务生产者启动时，向服务注册中心注册自己提供的服务；服务消费者启动时，在服务注册中心订阅自己所需要的服务；消费者从提供者中调用服务；

注册中心一般包含如下几个功能：

服务发现：
        服务注册/反注册：保存服务提供者和服务调用者的信息
        服务订阅/取消订阅：服务调用者订阅服务提供者的信息，最好有实时推送的功能
        服务路由（可选）：具有筛选整合服务提供者的能力。

服务配置：
配置订阅：服务提供者和服务调用者订阅微服务相关的配置
配置下发：主动将配置推送给服务提供者和服务调用者

服务健康检测
检测服务提供者的健康情况

3.1.1.注册中心对比

比较项	ZOOKEEPER	EUREKA	CONSUL	NACOS
CAP	CP	AP	CP	CP/AP
一致性算法	Paxos	-	Raft	Raft
自我保护机制	无	有	无	有
SpringCloud集成	支持	支持	支持	支持
Dubbo集成	支持	不支持	支持	支持
K8S集成	不支持	不支持	支持	支持

3.2.服务网关

也称为API网关，对外提供API接口，是服务调用的唯一入口，可以在这个组件中实现请求路由、用户鉴权、动态路由、灰度发布、负载均衡、负载限流等功能。API 网关是微服务架构中的入口，用于接收来自客户端的请求，并根据请求的内容路由到不同的微服务。常用的 API 网关包括 Nginx、Kong、Zuul 和 Spring Cloud Gateway 等。

例如包含上图中的Gateway功能：

路由管理；
安全认证；
流量控制；
日志监控；
熔断保护等功能。

权限控制：网关作为微服务入口，需要校验用户是是否有请求资格，如果没有则进行拦截。

路由和负载均衡：一切请求都必须先经过gateway，但网关不处理业务，而是根据某种规则，把请求转发到某个微服务，这个过程叫做路由。当然路由的目标服务有多个时，还需要做负载均衡。当然路由的目标服务有多个时，还需要做负载均衡。

限流：当请求流量过高时，在网关中按照下流的微服务能够接受的速度来放行请求，避免服务压力过大

负载均衡：服务提供方一般以多实例的形式提供服务，使用负载均衡能够让服务调用方连接到合适的服务节点。当多个服务提供者时，可以根据负载均衡算法，比如：如简单轮询、随机连接等，自动地选择需要调用的服务地址。

3.2.1.主流API网关对比

主流网关选择有 NGINX、Kong、Apache APISIX 和 Envoy 等，Java 技术栈的有 Netfilx Zuul、Spring Cloud Gateway、Soul 等。

网关	痛点	优势
NGINX	1. 修改配置需要 Reload 才能生效，跟不上云原生的发展。	1. 老牌应用； 2. 稳定可靠，久经考验； 3. 高性能。
Apache APISIX	1. 文档不够丰富和清晰，需要待改进。	1. Apache 基金会顶级项目； 2. 技术架构更贴合云原生； 3. 性能表现优秀； 4. 生态丰富； 5. 除了支持 Lua 开发插件外，还支持 Java、Go、Python、Node 等语言插件。
Kong	1. 默认使用 PostgreSQL 或 Cassandra 数据库，使得整个架构非常臃肿，并且会带来高可用的问题； 2. 路由使用的是遍历查找，当网关内有超过上千个路由时，它的性能就会出现比较急剧的下降； 3. 一些重要功能是需要付费的。	1. 开源 API 网关的鼻祖，用户数众多； 2. 性能满足大部分用户的需求； 3. 生态丰富； 4. 支持 Lua 和 Go 开发插件。
Envoy	1. 使用 C++，二次开发难度大； 2. 除了 C++ 开发 filter 外，还支持 WASM 和 Lua。	1. CNCF 毕业项目更适合服务网格场景多语言架构部署。
Spring Cloud Gateway	1. 虽然 Spring 社区成熟，但是 Gateway 资源缺乏。	1. 内置了非常多的开箱即用功能，并且都可以通过 SpringBoot 配置或者手工编码链式调用来使用； 2. Spring 系列可扩展性强，易配置，可维护性好； 3. Spring 社区成熟； 4. 简单易用； 5. 对于 Java 技术栈来说方便。

3.3.分布式配置中心

集中管理应用程序的配置信息，包括数据库连接、日志级别等，将本地化的配置信息（properties、yml、yaml等）注册到配置中心，实现程序包在开发、测试、生产环境的无差别性，方便程序包的迁移。

3.4.服务容错（服务熔断）

当微服务系统的一个服务出现故障时，故障会沿着服务的调用链路在系统中疯狂蔓延，最终导致整个微服务系统的瘫痪，这就是“雪崩效应”。为了防止此类事件的发生，微服务架构引入了“熔断器”的一系列服务容错和保护机制。

在微服务系统中，Hystrix 能够帮助我们实现以下目标：

保护线程资源：防止单个服务的故障耗尽系统中的所有线程资源。
快速失败机制：当某个服务发生了故障，不让服务调用方一直等待，而是直接返回请求失败。
提供降级（FallBack）方案：在请求失败后，提供一个设计好的降级方案，通常是一个兜底方法，当请求失败后即调用该方法。
防止故障扩散：使用熔断机制，防止故障扩散到其他服务。
监控功能：提供熔断器故障监控组件 Hystrix Dashboard，随时监控熔断器的状态。

通过断路器（也称熔断器）等一系列的服务保护机制，保证服务调用者在调用异常服务时快速地返回结果，避免大量的同步等待。

服务熔断可以理解为类似于电表的保险丝，一旦某个时刻电压过载，那么保险丝就熔断了。

服务熔断的实现，大体流程如下图所示：

3.5.负载均衡

负载均衡是用于解决一台机器(一个进程)无法解决所有请求而产生的一种算法。

当集群里的1台或者多台服务器down的时候，剩余的没有down的服务器可以保证服务的继续使用。
使用了更多的机器保证了机器的良性使用，不会由于某一高峰时刻导致系统cpu急剧上升。

3.5.1.负载均衡有好几种实现策略，

常见的有：

随机 (Random)
轮询 (RoundRobin)
一致性哈希 (ConsistentHash)
哈希 (Hash)
加权（Weighted）

3.5.2.负载均衡分类

常见的负载均衡系统包括：DNS负载均衡、硬件负载均衡和软件负载均衡。

3.5.3.微服务实现负载均衡的三种架构模式

服务提供者端集中式负载均衡模式

这种模式在微服务架构模式之前普遍使用，指的是在消费者和服务提供方中间使用独立的代理方式进行负载，一般都是使用Nginx来实现。

客户端负载均衡模式

在微服务架构中普遍使用，通过服务的注册中心将服务提供者的访问地址发送出去，服务消费者得到地址后在消费者端进行负载均衡，一般使用Ribbo来实现。

边车负载均衡模式

下一代微服务架构中将对负载均衡进行沉淀到独立的进程中，最大的变化就是和业务应用完全解耦了。

3.6.其它

3.6.1.监控与日志

微服务架构中的服务拓扑比较复杂，每个服务的调用链也比较长，因此需要进行分布式跟踪和监控，以便及时发现和解决问题。常用的分布式跟踪与监控组件包括 Zipkin、SkyWalking 和 Jaeger 等。

3.6.2.分布式数据存储

由于微服务架构中的每个服务都需要独立部署和管理，因此数据的存储和访问也需要进行分布式处理。常用的分布式数据存储包括关系型数据库（如 MySQL、PostgreSQL）、NoSQL 数据库（如 MongoDB、Cassandra）和分布式缓存（如 Redis、Memcached）等

4.微服务架构有哪些

一个微服务框架至少需要的组件有：网关、注册中心、微服务，如果想要通过服务来统一管理我们的配置文件，那么就还需要一个配置中心，目前国内企业使用的微服务架构，主要是这三个体系：

Spring Cloud
Spring Cloud Alibaba
ServiceMesh

5.常用微服务架构

5.1.SpringCloud与SpringCloud Alibaba的关系

SpringCloud Alibaba是阿里研发的一套微服务架构的落地技术方案，可以很好的兼容SpringCloud,只需修改一些配置和注解，原生SpringCloud就可以接入到SpringCloud Alibaba中。
SpringCloud Alibaba提供了一些新组件，来落地微服务架构，阿里之所以要开发这套技术架构，主要是为了推广相关的产品，当然有付费产品。
下面看SpringCloud与Alibaba组件对比：
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5.2.版本说明

5.2.1.组件版本关系

5.2.2.毕业版本依赖关系(推荐使用)

5.3.Spring Cloud&Dubbo系和阿里系组件对比

	Spring Cloud&Dubbo系	阿里系
配置中心	SpringCloud Config	Nacos
服务调用（服务通信）	feign、RestTemplete	OpenFeign
服务注册	Eurake、Zookeeper	Nacos Discovery
服务调用	Feign	Dubbo RPC
API网关	Spring Cloud Gateway、Zuul	Spring Cloud Gateway
熔断限流	Hystrix	Sentinel
配置中心	Apollo、Spring Cloud Config	Nacos Config
负载均衡	Ribbon	Dubbo LB
消息队列		RocketMQ
分布式事务	-------	Seata
分布式服务追踪	Spring Cloud Sleuth	Spring Cloud Sleuth
监控	Spring Cloud Admin	Spring Cloud Admin
消息总线	Spring Cloud Bus
短信服务		Alibaba Cloud SMS

6.Spring Cloud Alibaba

Spring Cloud Alibaba 系列组件，其中包含了阿里开源组件，阿里云商业化组件，以及集成Spring Cloud 组件

6.1.主要功能

服务限流降级：默认支持 WebServlet、WebFlux, OpenFeign、RestTemplate、Spring Cloud Gateway, Zuul, Dubbo 和 RocketMQ 限流降级功能的接入，可以在运行时通过控制台实时修改限流降级规则，还支持查看限流降级 Metrics 监控。
服务注册与发现：适配 Spring Cloud 服务注册与发现标准，默认集成了 Ribbon 的支持。
分布式配置管理：支持分布式系统中的外部化配置，配置更改时自动刷新。
消息驱动能力：基于 Spring Cloud Stream 为微服务应用构建消息驱动能力。
分布式事务：使用 @GlobalTransactional 注解，高效并且对业务零侵入地解决分布式事务问题。
阿里云对象存储：阿里云提供的海量、安全、低成本、高可靠的云存储服务。支持在任何应用、任何时间、任何地点存储和访问任意类型的数据。
分布式任务调度：提供秒级、精准、高可靠、高可用的定时（基于 Cron 表达式）任务调度服务。同时提供分布式的任务执行模型，如网格任务。网格任务支持海量子任务均匀分配到所有 Worker（schedulerx-client）上执行。
阿里云短信服务：覆盖全球的短信服务，友好、高效、智能的互联化通讯能力，帮助企业迅速搭建客户触达通道。

6.2.阿里开源组件

Spring Cloud Alibaba 的核心组件包括 Nacos、Sentinel、Dubbo 和 RocketMQ。下面将分别介绍这些组件及其架构设计和流程。

Sentinel：Sentinel 是一款轻量级的流量控制和熔断降级框架。把流量作为切入点，从流量控制、熔断降级、系统负载保护等多个维度保护服务的稳定性。能够帮助用户解决高并发场景下的稳定性问题。它提供了实时的监控和告警功能，能够对服务的 QPS、RT、异常率等指标进行实时监控和统计，同时也支持基于规则的熔断降级、流量控制和系统保护。

Sentinel 的架构设计基于两个核心模块：流量控制和熔断降级。其中，流量控制负责限制服务的流量，避免系统被过载；熔断降级负责在服务异常或不可用时进行自动熔断，避免系统崩溃。

Nacos：Nacos 是一款开源的注册中心和配置中心，帮助用户动态服务发现、配置管理和服务治理，Nacos 的架构设计基于三个核心模块：命名服务（Naming）、配置服务（Configuration）和服务治理（Governance）。其中，命名服务负责服务的注册和发现，配置服务负责配置的管理和发布，服务治理负责服务的负载均衡和流量控制。

Nacos就是注册中心 + 配置中心的组合等价于 Nacos = Eureka + config + Bus

RocketMQ：一款开源的分布式消息系统，基于高可用分布式集群技术，提供低延时的、高可靠的消息发布与订阅服务。

Dubbo：Apache Dubbo™ 是一款高性能 Java RPC 框架。Dubbo 是一款高性能的 RPC 框架，能够帮助用户快速构建分布式应用程序。它支持多种协议和序列化方式，并提供了负载均衡、服务降级、集群容错等多种功能。

Dubbo 的架构设计基于三个核心模块：注册中心、提供者和消费者。其中，注册中心负责服务的注册和发现，提供者负责提供服务的实现，消费者负责调用服务的接口。Dubbo 的架构设计基于三个核心模块：注册中心、提供者和消费者。其中，注册中心负责服务的注册和发现，提供者负责提供服务的实现，消费者负责调用服务的接口。

Seata：阿里巴巴开源产品，一个易于使用的高性能微服务分布式事务解决方案。

6.3.阿里商业化组件

作为一家商业公司，阿里巴巴推出Spring Cloud Alibaba,很大程度上市希望通过抢占开发者生态，来帮助推广自家的云产品。

Alibaba Cloud OSS: 阿里云对象存储服务（Object Storage Service，简称 OSS），是阿里云提供的海量、安全、低成本、高可靠的云存储服务。您可以在任何应用、任何时间、任何地点存储和访问任意类型的数据。

Alibaba Cloud SchedulerX: 阿里中间件团队开发的一款分布式任务调度产品，提供秒级、精准、高可靠、高可用的定时（基于 Cron 表达式）任务调度服务。

Alibaba Cloud SMS: 覆盖全球的短信服务，友好、高效、智能的互联化通讯能力，帮助企业迅速搭建客户触达通道。

7.Spring Cloud各组件介绍

Spring Cloud是一个全家桶式的技术栈，包含了很多组件。本文先从其最核心的几个组件入手，来剖析一下其功能结构。也就是Eureka、Ribbon、Feign、Hystrix、Zuul这几个组件。

SpringCloud为开发人员提供了快速构建分布式系统架构的工具，例如配置管理，服务发现，断路器，智能路由，微代理，控制总线，一次性令牌，全局锁定，领导选举，分布式会话，集群状态等。作为开发人员，我们只负责写业务代码即可。SpringCloud为我们提供的轮子如下：

Spring Cloud Consul、Eureka、Nacos：服务治理组件，包括服务端的注册中心和客户端的服务发现机制。

Spring Cloud Config：集中配置管理工具，分布式系统中统一的外部配置管理，默认使用Git来存储配置，可以支持客户端配置的刷新及加密、解密操作。

Spring Cloud Ribbon：负载均衡的服务调用组件，具有多种负载均衡调用策略；

Spring Cloud Hystrix、Sentinel：服务容错组件，实现了断路器模式，为依赖服务的出错和延迟提供了容错能力；

Spring Cloud Gateway、Zuul：API网关组件，对请求提供路由及过滤功能。

Spring Cloud OpenFeign：基于Ribbon和Hystrix的声明式服务调用组件，可以动态创建基于Spring MVC注解的接口实现用于服务调用，在SpringCloud 2.0中已经取代Feign成为了一等公民。；

Spring Cloud Security：安全工具包，对网关代理中的负载均衡OAuth2客户端及登录认证进行支持。

Spring Cloud Task：用于快速构建短暂、有限数据处理任务的微服务框架，用于向应用中添加功能性和非功能性的特性。

Spring Cloud Bus：用于传播集群状态变化的消息总线，使用轻量级消息代理链接分布式系统中的节点，可以用来动态刷新集群中的服务配置。

Spring Cloud Sleuth：SpringCloud应用程序的分布式请求链路跟踪，支持使用Zipkin、HTrace和基于日志（例如ELK）的跟踪。
Spring Cloud Stream：轻量级事件驱动微服务框架，可以使用简单的声明式模型来发送及接收消息，主要实现为Apache Kafka及RabbitMQ。

Spring Boot Admin、Spring Boot Actuator：Spring Boot Admin 可以对SpringBoot应用的各项指标进行监控，可以作为微服务架构中的监控中心来使用。

8.SpringCloud与SpringCloud Alibaba抉择

来自阿里云的说法：

❝ Spring Cloud 本身是一套微服务规范，并不是一个拿来即可用的框架，而 Spring Cloud Alibaba 的开源为开发者们提供了这套规范的实现方式。同时，Spring Cloud Alibaba 提供的完整的微服务组件、中文文档和本地化的开源服务提高了开发者们接入微服务的速率，并降低了后续的运维难度。