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1. 单体架构#xff08;Monolithic#xff09;
阶段描述#xff1a;在单体应用时代#xff0c;整个应用程序被设计为一个项目#xff0c;并在一个进程内运行。这种架构方式开发简单#xff0c;便于集中管理#xff0c;但随着应用的复杂化#xff0c…微服务架构的演变
1. 单体架构Monolithic
阶段描述在单体应用时代整个应用程序被设计为一个项目并在一个进程内运行。这种架构方式开发简单便于集中管理但随着应用的复杂化其缺点逐渐显现。主要特点 开发简单集中管理。部署成本低难以维护升级困难无法快捷迭代。
2. 垂直拆分
阶段描述为了应对单体架构的维护难题开始出现垂直拆分的做法即将应用按照功能或业务线拆分为多个独立的部分每部分独立部署和维护。主要特点 独立部署和维护提高了部分灵活性。但仍可能保持单体模式思维容易形成重复建设。
3. 分布式服务
阶段描述随着业务规模的扩大系统开始采用分布式服务架构将一系列服务组装成系统每个服务独立部署、独立运行、独立开发和维护。主要特点 强调服务的独立性和隔离性。提高了系统的可扩展性和容错性。
4. 面向服务架构SOA
阶段描述面向服务架构SOA是一个组件模型它将应用程序的不同功能单元称为服务进行拆分并通过定义良好的接口和协议将这些服务联系起来。主要特点 实现了服务的标准化和可重用性。提高了系统的灵活性和可维护性。
5. 微服务架构
阶段描述微服务架构是SOA的进一步发展和细化它将大型应用程序拆分为一组小型、独立的服务每个服务都围绕特定的业务功能进行设计、开发、部署和扩展。主要特点 服务拆分应用程序被拆分为多个小型服务每个服务负责一个明确的业务功能。独立部署每个服务都可以独立进行部署和升级不会影响其他服务的正常运行。分布式通信服务之间通过轻量级的通信机制进行交互如RESTful API、消息队列等。自治性每个服务都是自治的可以使用不同的技术栈和数据库独立进行开发和维护。可扩展性可以根据需求独立扩展特定的服务而不必扩展整个应用程序。高可用性一个服务的故障不会影响整个系统的运行提高了系统的容错性和可用性。技术多样性不同的服务可以使用适合自身需求的技术栈选择最佳的工具和技术。团队自治每个服务团队可以独立做出决策和创新加快开发和部署速度。
6. 云原生微服务架构
阶段描述随着云原生技术的兴起如Docker、Kubernetes等微服务架构得到了更为完善的支撑形成了云原生微服务架构。主要特点 强调服务的无状态性和独立性使得服务更容易在云环境中进行扩展和管理。Kubernetes等容器编排工具成为核心组件用于容器的编排和管理。Service Mesh如Istio等新技术为微服务提供了更为完善的治理功能如服务发现、负载均衡、故障注入、可观测性和安全等。
认识微服务
微服务Microservices是一种软件架构设计模式它将大型复杂的应用程序拆分成多个小型、自治的服务单元。这些服务单元可以独立部署、扩展和维护每个服务单元都专注于完成一个特定的业务功能或任务。基于微服务形成的软件架构风格称为微服务架构Microservices Architecture它涵盖了使用微服务构建应用程序的全套原则、模式和最佳实践。 SpringCloud
Spring Cloud是一套分布式微服务架构的一站式解决方案它提供了一套简单易用的编程模型使我们能在Spring Boot的基础上轻松地实现微服务系统的构建。
定义Spring Cloud并不是某一门技术而是一系列微服务解决方案或框架的有序集合。它将市面上成熟的、经过验证的微服务框架整合起来并通过Spring Boot的思想进行再封装屏蔽掉其中复杂的配置和实现原理最终为开发人员提供了一套简单易懂、易部署和易维护的分布式系统开发工具包。性质Spring Cloud的中文社区网站有http://springcloud.cn/和Spring Cloud中文网-官方文档中文版等提供了丰富的资源和文档支持。 拆分与远程调用
一、服务拆分
服务拆分是将一个大的应用程序拆分成多个小的、独立的服务的过程每个服务专注于解决特定的业务问题。服务拆分的目的是为了提高系统的可维护性、可扩展性和灵活性。
拆分原则
单一职责原则每个服务应该只负责一项业务功能确保服务的职责单一。模块化设计将功能相似的模块放在同一服务中确保服务内部的模块之间存在高内聚低耦合的关系。业务边界划分根据业务需求划分服务边界确保服务之间的功能和数据的拆分不会导致业务逻辑混乱或重复。垂直拆分将服务按照业务领域进行垂直拆分每个服务都有明确的业务范围和职责这样可以提高系统的可扩展性和维护性。
拆分步骤
明确服务边界根据业务功能和需求明确每个服务的职责和边界。划分服务模块将应用程序中的功能模块按照服务边界进行划分。实现服务接口为每个服务定义清晰的接口确保服务之间的交互明确和一致。部署和运行服务将每个服务独立部署在不同的服务器或容器中并确保服务的长时间稳定运行。
二、远程调用
服务提供者Provider
服务提供者是一个运行在网络上能够响应并处理来自服务消费者的请求的应用程序或服务。它通常会对外暴露一个或多个API接口这些接口定义了可供远程调用的方法。服务提供者负责处理这些方法的逻辑并返回相应的结果给服务消费者。
服务消费者Consumer
服务消费者是一个需要调用远程服务来完成其业务逻辑的应用程序或服务。它不会直接执行所需的业务逻辑而是通过远程调用的方式向服务提供者发送请求并等待响应结果。服务消费者通常使用某种形式的客户端库或框架来发送请求和接收响应这些库或框架封装了远程调用的底层细节使得开发者可以更方便地进行远程通信。
远程调用是微服务架构中服务之间通信的重要方式。在Spring Cloud中远程调用通常通过HTTP REST API、Feign客户端、消息队列等方式实现。
远程调用流程
服务注册与发现服务启动后会向注册中心如Eureka、Nacos等注册自己的信息包括服务地址、端口、元数据等。其他服务通过注册中心可以发现和获取服务信息。负载均衡在调用服务时通过负载均衡器如Ribbon、LoadBalancer等将请求均匀地分发到不同的服务实例上提高系统的整体性能和稳定性。服务调用客户端通过HTTP REST API、Feign客户端等方式向服务提供者发送请求服务提供者处理请求并返回结果。熔断与降级为了防止服务调用失败导致整个系统崩溃可以使用熔断器如Hystrix、Resilience4j等进行熔断和降级处理。当服务调用失败或超时达到一定阈值时熔断器会开启熔断状态将请求直接返回或执行备用逻辑。
常用组件
FeignFeign是一个声明式的Web服务客户端它使得编写Web服务客户端变得更加简单。通过创建接口并使用注解来配置它可以定义服务之间的通信方式。RibbonRibbon是一个客户端负载均衡器它可以在多个服务实例之间提供智能的负载均衡。HystrixHystrix是一个用于处理分布式系统的延迟和容错的库。它通过隔离服务之间的访问点、停止级联失败和提供回退选项来实现这一点。NacosNacos是一个更易于构建云原生应用的动态服务发现、配置管理和服务管理平台。它提供了服务发现、配置管理、服务管理等关键能力。
Eureka
一、Eureka的组成
Eureka架构主要包括Eureka Server服务端注册中心和Eureka Client客户端两大部分。
Eureka Server 作用作为服务注册中心负责维护服务实例的注册信息并提供服务实例的查询功能。暂存地址 调用时给服务块发送地址功能 服务注册服务实例启动时会向Eureka Server注册自己的信息包括服务名、IP地址、端口号等。服务续租服务实例定期默认30秒向Eureka Server发送心跳以续租其租约表明自己仍然可用。服务注销服务实例关闭时会向Eureka Server发送注销请求Eureka Server将此实例从注册列表中移除。服务列表获取服务消费者从Eureka Server获取服务列表并根据负载均衡策略选择一个服务实例进行调用。Eureka Client 分类Eureka Client分为服务提供者Provider和服务消费者Consumer两类。服务提供者 在启动时向Eureka Server注册自己的信息。每隔一定时间默认30秒向Eureka Server发送心跳以维持其租约。服务消费者 通过Eureka Server查找可用的服务实例。从Eureka Server获取服务列表并根据负载均衡策略选择一个服务实例进行调用。
二、Eureka的特性
高可用Eureka Server支持集群部署多个Eureka Server实例相互注册形成高可用的服务注册中心。容错性Eureka Client在与Eureka Server进行通信时如果某个Eureka Server宕机Eureka Client会自动切换到其他Eureka Server进行通信。负载均衡Eureka与Ribbon等客户端负载均衡器结合使用可以实现服务的负载均衡。健康检查Eureka Server通过心跳机制来检查服务实例的健康状态如果服务实例在预定时间内未发送心跳Eureka Server会将其标记为不健康或已下线。
三、Eureka的应用场景
Eureka适用于微服务架构中的服务注册与发现场景。在微服务架构中服务实例数量众多且经常需要动态地添加或删除服务实例。Eureka通过提供注册中心的功能使得服务实例能够动态地注册和注销同时服务消费者也能够通过Eureka Server方便地获取服务列表并进行服务调用。
四、Eureka的使用
在使用Eureka时通常需要搭建Eureka Server并在服务提供者和服务消费者中引入Eureka Client依赖。服务提供者在启动时会自动向Eureka Server注册自己的信息服务消费者则通过Eureka Server获取服务列表并进行服务调用。
五、Eureka的故障处理
Eureka提供了多种故障处理机制以确保系统的稳定性和可用性。例如当服务实例出现故障时Eureka Server会将其从注册列表中移除避免其他服务消费者继续调用该故障实例。同时服务消费者可以通过实施重试机制、启用熔断机制等方式来应对服务故障。
Eureka Server注册中心
!--XML--
dependencies dependency groupIdorg.springframework.cloud/groupId artifactIdspring-cloud-starter-netflix-eureka-server/artifactId /dependency !-- 添加Spring Boot启动器依赖 -- dependency groupIdorg.springframework.boot/groupId artifactIdspring-boot-starter-web/artifactId /dependency !-- 其他依赖 --
/dependencies dependencyManagement dependencies dependency groupIdorg.springframework.cloud/groupId artifactIdspring-cloud-dependencies/artifactId versionYour-Spring-Cloud-Version/version !-- 替换为你的Spring Cloud版本 -- typepom/type scopeimport/scope /dependency /dependencies
/dependencyManagement
//启动类上添加EnableEurekaServer注解
import org.springframework.boot.SpringApplication;
import org.springframework.boot.autoconfigure.SpringBootApplication;
import org.springframework.cloud.netflix.eureka.server.EnableEurekaServer; SpringBootApplication
EnableEurekaServer
public class EurekaServerApplication { public static void main(String[] args) { SpringApplication.run(EurekaServerApplication.class, args); }
}
########application.yml配置##########
server: port: 8761 eureka: client: register-with-eureka: false fetch-registry: false server: wait-time-in-ms-when-sync-empty: 0
Eureka Client服务注册
!--pom.xml--
dependencies dependency groupIdorg.springframework.cloud/groupId artifactIdspring-cloud-starter-netflix-eureka-client/artifactId /dependency !-- 添加你的服务所需的依赖比如web starter -- dependency groupIdorg.springframework.boot/groupId artifactIdspring-boot-starter-web/artifactId /dependency !-- 其他依赖 --
/dependencies dependencyManagement !-- 与Eureka Server相同 --
/dependencyManagement
import org.springframework.boot.SpringApplication;
import org.springframework.boot.autoconfigure.SpringBootApplication;
import org.springframework.cloud.client.discovery.EnableDiscoveryClient; SpringBootApplication
EnableDiscoveryClient
public class ServiceApplication { public static void main(String[] args) { SpringApplication.run(ServiceApplication.class, args); }
}
server: port: 8080 spring: application: name: my-service eureka: client: serviceUrl: defaultZone: http://localhost:8761/eureka/ instance: hostname: localhost prefer-ip-address: true
Ribbon
Ribbon是Spring Cloud生态系统中一个用于客户端的负载均衡器它基于Netflix Ribbon实现。Ribbon的主要功能是在微服务架构中通过提供一系列的负载均衡策略将客户端的请求智能地分发到后端服务的多个实例上从而提高系统的可用性和扩展性。
Ribbon的核心功能
负载均衡 Ribbon可以将用户请求根据一定的策略如轮询、随机等分发到后端服务的多个实例上以达到负载均衡的效果。它支持多种负载均衡策略允许用户根据实际需求进行选择和配置。服务调用 在微服务架构中Ribbon通常与RestTemplate等客户端工具一起使用方便地进行服务间的调用。通过在RestTemplate上添加LoadBalanced注解可以轻松地实现服务的负载均衡调用。 创建一个配置类来显式地设置IRule Bean
Bean
public IRule customRule() {
return new CustomRule();
}
通过在application.yml或application.properties文件中设置属性
myclient: ribbon: NFLoadBalancerRuleClassName: com.example.CustomRule
Ribbon的负载均衡策略
Ribbon支持多种负载均衡策略常见的包括
轮询RoundRobinRule 默认策略按顺序依次选择服务实例进行调用。随机RandomRule 随机选择一个服务实例进行调用这种策略可以确保请求尽量均匀地分布到各个服务实例上。权重分配WeightedResponseTimeRule 根据服务实例的响应时间等性能指标动态调整权重优先调用权重较高的服务实例。最少活跃调用数BestAvailableRule 选择当前活跃调用数最少的服务实例进行调用以减少等待时间。一致性哈希ConsistentHashRule 通过一致性哈希算法选择服务实例这种策略可以保证相同请求在一段时间内总是被转发到同一个服务实例上适用于需要会话保持的场景。饥饿加载 饥饿加载Eager Loading是软件开发中常用的一种加载数据或资源的策略其主要特点是在需要之前就预先加载所有可能需要的数据或资源。以下是对饥饿加载的详细解析 定义与特点 定义饥饿加载指的是在应用程序启动或对象初始化阶段就加载所有可能需要使用的数据无论这些数据在实际运行中是否会被用到。特点 预加载在需要之前就完成数据的加载确保数据在首次访问时能够快速响应。减少延迟由于数据已经预先加载到内存中因此在首次访问时可以避免加载数据导致的延迟。内存消耗可能会浪费内存资源因为预先加载了大量数据其中一部分可能并未被实际使用。启动时间对于大型数据集或复杂对象图饥饿加载可能导致应用程序的启动时间延长。
Ribbon的工作原理
服务发现 Ribbon通常与Eureka等服务注册与发现中心配合使用。服务实例在启动时将自己注册到Eureka Server上Ribbon客户端从Eureka Server获取服务实例的注册信息。负载均衡 Ribbon客户端在获取到服务实例的注册信息后根据配置的负载均衡策略选择一个服务实例进行调用。请求转发 将客户端的请求转发到选中的服务实例上并处理响应结果。
Ribbon的配置
Ribbon的配置可以通过配置文件或代码的方式进行
配置文件方式在application.yml或application.properties中配置Ribbon的相关属性如负载均衡策略等。代码方式在微服务的启动类中通过编写配置类来定义Ribbon的Bean并设置相应的负载均衡策略。
