基于SpringCloud的微服務架構(gòu)演變史
導讀
而一旦決定將整個應用體系按照微服務架構(gòu)體系進行升級，就需要有組織有計劃的進行業(yè)務系統(tǒng)、基礎架構(gòu)、運維體系等多個方面的升級配套。而另一個比較尷尬的現(xiàn)實是，一般業(yè)務發(fā)展進入到需要進行微服務架構(gòu)層面的時候，業(yè)務發(fā)展往往又都是非常迅猛的，這種業(yè)務快速發(fā)展和增長的壓力往往又會給整個技術(shù)團隊帶來非常大的挑戰(zhàn)，因為此時你需要取舍，是簡單方案快速支撐呢？還是選擇適當長遠一點的方案？當然這種情況大部分是技術(shù)細節(jié)方面的問題，掌控的“度”大部分情況是掌握在具體的工程師手中。
而如何整體上確保應用體系及組織結(jié)構(gòu)向微服務時代快速、有序的跨越，是一件十分考驗團隊能力以及架構(gòu)管理水平的事。能做到80分已然算優(yōu)秀了，因為這是有其客觀規(guī)律的！
作者自身親歷了一個快速發(fā)展的互聯(lián)網(wǎng)公司從單體應用～以Spring Cloud為技術(shù)棧的微服務架構(gòu)體系的全過程。本文將主要從技術(shù)角度與大家探討如何利用Spring Cloud進行微服務架構(gòu)拆分，以及在這個過程中一點自己的思考。水平有限，不足之處還請包涵！ 系統(tǒng)架構(gòu)演變概述
而此時整個軟件系統(tǒng)的功能也比較簡單，只有基本的用戶、訂單、支付等功能，并且由于業(yè)務流程沒有那么復雜，這些功能基本耦合在一起。而隨著App的受歡迎程度（作者所在的公司正好處于互聯(lián)網(wǎng)熱點），所以App下載量在2017年迅猛增長，在線注冊人數(shù)此時也是蹭蹭往上漲。
隨著流量的迅猛增長，此時整個后臺服務的壓力變得非常大，為了抗住壓力只能不斷的加機器，平行擴展后臺服務節(jié)點。此時的部署架構(gòu)如下：
通過這種方式，整個軟件系統(tǒng)抗住了一波壓力，然而系統(tǒng)往往還是會偶爾出點事故，特別是因為API中的某個接口性能問題導致整個服務不可用，因為這些接口都在一個JVM進程中，雖然此時部署了多個節(jié)點，但因為底層數(shù)據(jù)庫、緩存系統(tǒng)都是一套，所以還是會出現(xiàn)一掛全掛的情況。
另一方面，隨著業(yè)務的快速發(fā)展，以往相對簡單的功能變得復雜起來，這些功能除了有用戶看得見的、也會包括很多用戶看不見的，就好像百度搜索，用戶能看見的可能只是一個搜索框，但是實際上后臺對應的服務可能是成百上千，如有些增長策略相關(guān)的功能：紅包、分享拉新等。還有些如廣告推薦相關(guān)的變現(xiàn)功能等。
此外，流量/業(yè)務的增長也意味著團隊人數(shù)的迅速增長，如果此時大家開發(fā)各自的業(yè)務功能還是用一套服務代碼，很難想象百十來號人，在同一個工程在疊加功能會是一個什么樣的場景。所以如何劃分業(yè)務邊界、合理的進行團隊配置也是一件十分迫切的事情了！
為了解決上述問題，適應業(yè)務、團隊發(fā)展，架構(gòu)團隊決定進行微服務拆分。而要實施微服務架構(gòu)，除了需要合理的劃分業(yè)務模塊邊界外，也需要一整套完整的技術(shù)解決方案。
在技術(shù)方案的選擇上，服務拆分治理的框架也是有很多，早期的有如WebService，近期的則有各種Rpc框架（如Dubbo、Thirft、Grpc）。而Spring Cloud則是基于Spring Boot提供的一整套微服務解決方案，因為技術(shù)棧比較新，并且各類組件的支撐也非常全面，所以Spring Cloud就成為了首選。
經(jīng)過一系列的重構(gòu)+擴展，整個系統(tǒng)架構(gòu)最終形成了以APP為中心的一套微服務軟件系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)如下：
到這里，整個軟件系統(tǒng)就基于Spring Cloud初步完成了微服務體系的拆分。支付、訂單、用戶、廣告等核心功能抽離成獨立的微服務，與此同時各自微服務對應的數(shù)據(jù)庫也按照服務邊界進行了拆分。
在完成服務的拆分以后，原來功能邏輯之間的代碼調(diào)用關(guān)系，轉(zhuǎn)換成了服務間網(wǎng)絡的調(diào)用關(guān)系，而各個微服務需要根據(jù)各自所承載的功能提供相應的服務，此時服務如何被其他服務發(fā)現(xiàn)并調(diào)用，就成了整個微服務體系中比較關(guān)鍵的部分，使用過Dubbo框架的同學知道，在Dubbo中服務的注冊&發(fā)現(xiàn)是依賴于ZooKeeper實現(xiàn)的，而在Spring Cloud中我們是通過Consul來實現(xiàn)。另外在基于Spring Cloud的架構(gòu)體系中，提供了配置中心（ConfigServer）來幫助各個微服務管理配置文件，而原本的API服務，隨著各個功能的抽離，逐步演變成前置網(wǎng)關(guān)服務了。
聊到這里，基于Spring Cloud我們進行了微服務拆分，而在這個體系結(jié)構(gòu)中，分別提到了Consul、ConfigServer、網(wǎng)關(guān)服務這幾個關(guān)鍵組件，那么這幾個關(guān)鍵組件具體是如何支撐這個龐大的服務體系的呢？ Spring Cloud關(guān)鍵組件
Consul是一個開源的，使用Go語言開發(fā)的注冊中心服務。它里面內(nèi)置了服務發(fā)現(xiàn)與注冊框架、分布一致性協(xié)議實現(xiàn)、健康檢查、Key/Value存儲、多數(shù)據(jù)中心等多個方案。在Spring Cloud框架中還可以選擇Eurke作為注冊中心，這里之所以選擇Consul主要原因在于Consul對異構(gòu)的服務的支持，如：gRPC服務。
事實上，在后續(xù)的系統(tǒng)架構(gòu)演進中，在某些服務模塊進一步向子系統(tǒng)化拆分的過程中，就采用了gRPC作為子系統(tǒng)服務間的調(diào)用方式。例如，支付模塊的繼續(xù)擴張，對支付服務本身又進行了微服務架構(gòu)的拆分，此時支付微服務內(nèi)部就采用了gRPC的方式進行調(diào)用，而服務注冊與發(fā)現(xiàn)本身則還是依賴于同一套Consul集群。
此時的系統(tǒng)架構(gòu)演進如下：
原有微服務架構(gòu)中的模塊服務在規(guī)模達到一定程度或復雜性達到一定程度后，都會朝著獨立的體系發(fā)展，從而將整個微服務的調(diào)用鏈路變的非常長，而從Consul的角度看，所有的服務又都是扁平的。
隨著微服務規(guī)模的越來越大，Consul作為整個體系的核心服務組件，在整個體系中處于關(guān)鍵的位置，一旦Consul掛掉，所有的服務都將停止服務。那么Consul到底是什么樣服務？其容災機制又該如何設計呢？
要保證Consul服務的高可用，在生產(chǎn)環(huán)境Consul應該是一個集群（關(guān)于Consul集群的安裝與配置可以參考網(wǎng)絡資料），這是毫無疑問的。而在Consul集群中，存在兩種角色：Server、Client，這兩種角色與Consul集群上運行的應用服務并沒有什么關(guān)系，只是基于Consul層面的一種角色劃分。實際上，維持整個Consul集群狀態(tài)信息的還是Server節(jié)點，與Dubbo中使用ZooKeeper實現(xiàn)注冊中心一樣，Consul集群中的各個Server節(jié)點也需要通過選舉的方式（使用GOSSIP協(xié)議、Raft一致性算法，這里不做詳細展開，在后面的文章中可以和大家單獨討論）來選舉整個集群中的Leader節(jié)點來負責處理所有查詢和事務，并向其他節(jié)點同步狀態(tài)信息。
而Client角色則是相對無狀態(tài)的，只是簡單的代理轉(zhuǎn)發(fā)RPC請求到Server節(jié)點，之所以存在Client節(jié)點主要是分擔Server節(jié)點的壓力，作一層緩沖而已，這主要是因為Server節(jié)點的數(shù)量不宜過多，因為Server節(jié)點越多也就意味著達成共識的過程越慢，節(jié)點間同步的代價也就越高。對于Server節(jié)點，一般建議3-5臺，而Client節(jié)點則沒有數(shù)量的限制，可以根據(jù)實際情況部署數(shù)千或數(shù)萬臺。事實上，這也只是一種策略，在現(xiàn)實的生產(chǎn)環(huán)境中，大部分應用只需要設置3～5臺Server節(jié)點就夠了，作者所在的公司一套生產(chǎn)集群中的Consul集群的節(jié)點配置就是5個Server節(jié)點，并沒有額外再設置Client節(jié)點。
另外，在Consul集群中還有一個概念是Agent，事實上每個Server或Client都是一個consul agent，它是運行在Consul集群中每個成員上的一個守護進程，主要的作用是運行DNS或HTTP接口，并負責運行時檢查和保持服務信息同步。我們在啟動Consul集群的節(jié)點（Server或Client）時，都是通過Consul Agent的方式啟動的。例如：
以實際的生產(chǎn)環(huán)境為例，Consul集群的部署結(jié)構(gòu)示意圖如下：
實際生產(chǎn)案例中并沒有設置Client節(jié)點，而是通過5個Consul Server節(jié)點組成的集群，來服務整套生產(chǎn)集群的應用注冊&發(fā)現(xiàn)。這里有細節(jié)需要了解下，實際上5個Consul Server節(jié)點的IP地址是不一樣的，具體的服務在連接Consul集群進行服務注冊與查詢時應該連接Leader節(jié)點的IP，而問題是，如果Leader節(jié)點掛掉了，相應的應用服務節(jié)點，此時如何連接通過Raft選舉產(chǎn)生的新Leader節(jié)點呢？難道手工切換IP不成？
顯然手工切換IP的方式并不靠譜，而在生產(chǎn)實踐中，Consul集群的各個節(jié)點實際上是在Consul Agent上運行DNS（如啟動參數(shù)中紅色字體部分），應用服務在連接Consul集群時的IP地址為DNS的IP，DNS會將地址解析映射到Leader節(jié)點對應的IP上，如果Leader節(jié)點掛掉，選舉產(chǎn)生的新Leader節(jié)點會將自己的IP通知DNS服務，DNS更新映射關(guān)系，這一過程對各應用服務則是透明的。
通過以上分析，Consul是通過集群設計、Raft選舉算法，Gossip協(xié)議等機制來確保Consul服務的穩(wěn)定與高可用的。如果需要更高的容災級別，也可以通過設計雙數(shù)據(jù)中心的方式，來異地搭建兩個Consul數(shù)據(jù)中心，組成一個異地災備Consul服務集群，只是這樣成本會更高，這就看具體是否真的需要了。
ConfigServer（配置中心）
配置中心是對微服務應用配置進行管理的服務，例如數(shù)據(jù)庫的配置、某些外部接口地址的配置等等。在Spring Cloud中ConfigServer是獨立的服務組件，它與Consul一樣也是整個微服務體系中比較關(guān)鍵的一個組件，所有的微服務應用都需要通過調(diào)用其服務，從而獲取應用所需的配置信息。
隨著微服務應用規(guī)模的擴大，整個ConfigServer節(jié)點的訪問壓力也會逐步增加，與此同時，各個微服務的各類配置也會越來越多，如何管理好這些配置文件以及它們的更新策略（確保不因生產(chǎn)配置隨意改動而造成線上故障風險），以及搭建高可用的ConfigServer集群，也是確保微服務體系穩(wěn)定很重要的一個方面。
在生產(chǎn)實踐中，因為像Consul、ConfigServer這樣的關(guān)鍵組件，需要搭建獨立的集群，并且部署在物理機而不是容器里。在上一節(jié)介紹Consul的時候，我們是獨立搭建了5個Consul Server節(jié)點。而ConfigServer因為主要是http配置文件訪問服務，不涉及節(jié)點選舉、一致性同步這樣的操作，所以還是按照傳統(tǒng)的方式搭建高可用配置中心。具體結(jié)構(gòu)示意圖如下：
我們可以單獨通過Git來管理應用配置文件，正常來說由ConfigSeever直接通過網(wǎng)絡拉取Git倉庫的配置供服務獲取就可以了，這樣只要Git倉庫配置更新，配置中心就能立刻感知到。但是這樣做的不穩(wěn)定之處，就在于Git本身是內(nèi)網(wǎng)開發(fā)用的代碼管理工具，如果讓線上實時服務直接讀取，很容易將Git倉庫拉掛了，所以，我們在實際的運維過程中，是通過Git進行配置文件的版本控制，區(qū)分線上分支/master與功能開發(fā)分支/feature，并且在完成mr后還需要手工（通過發(fā)布平臺觸發(fā)）同步一遍配置，過程是將新的master分支的配置同步一份到各個ConfigServer節(jié)點所在主機的本地路徑，這樣ConfigServer服務節(jié)點就可以通過其本地目錄獲取配置文件，而不用多次調(diào)用網(wǎng)絡獲取配置文件了。
而另一方面，隨著微服務越來越多，Git倉庫中的配置文件數(shù)量也會越來越多。為了便于配置的管理，我們需要按照一定的組織方式來組織不同應用類型的配置。在早期所有的應用因為沒有分類，所以導致上百個微服務的配置文件放在一個倉庫目錄，這樣一來導致配置文件管理成本增加，另外一方面也會影響ConfigServer的性能，因為某個微服務用不到的配置也會被ConfigServer加載。
所以后期的實踐是，按照配置的層次關(guān)系進行組織，將公司全局的項目配置抽象到頂層，由ConfigServer默認加載，而其他所有的微服務則按照應用類型進行分組（通過Git項目空間的方式分組），相同的應用放在一個組，然后這個組下單獨設立一個名為Config的Git倉庫來存放這個組下相關(guān)微服務的配置文件。層次結(jié)構(gòu)如下：
這樣應用加載配置的優(yōu)先級就是“本地配置->common配置->組公共配置->項目配置”這樣的順序。例如某服務A，在項目工程的默認配置文件（“bootstrap.yml/application.yml”）中配置了參數(shù)A，同時也在本地項目配置“application-production.yml”配置了參數(shù)B，而與此同時，ConfigServer中的common倉庫下的配置文件“application.yml／application-production.yml”又分別存在參數(shù)C、參數(shù)D，同時有個組叫“pay”，其下的默認配置文件“application.yml／application-production.yml”存在參數(shù)E、參數(shù)F，具體項目pay-api又存在配置文件“pay-api-production.yml”其覆蓋了common倉庫中參數(shù)C、參數(shù)D的值。那么此時如果該應用以“spring.profiles.active=production”的方式啟動，那么其能獲取到的配置參數(shù)（通過鏈接訪問：http://{spring.cloud.config.uri}/pay-api-production.yml）就是A、B、C、D、E、F，其中C、D的參數(shù)值為pay-api-production.yml中最后覆蓋的值。
而對于ConfigServer服務本身來說，需要按照這樣的組織方式進行配置類型匹配，例如上述的例子中，假設還存在finance的配置倉庫，而pay組下的服務訪問配置中心的時候，是不需要finance空間下的配置文件的，所以ConfigServer可以不用加載。這里就需要在ConfigServer服務配置中進行一些配置。具體如下：
通過在ConfigServer服務本身的application.yml本地配置中，設置其配置搜索方式，來實現(xiàn)這樣的目的。
網(wǎng)關(guān)服務&服務熔斷&監(jiān)控
通過上面兩小節(jié)的內(nèi)容，我們相對詳細地介紹了基于Spring Cloud體系中比較關(guān)鍵的兩個服務組件。然而在微服務架構(gòu)體系中，還有很多關(guān)鍵的問題需要解決，例如，應用服務在Consul中部署了多個節(jié)點，那么調(diào)用方如何實現(xiàn)負載均衡？
關(guān)于這個問題，在傳統(tǒng)的架構(gòu)方案中是通過Nginx實現(xiàn)的，但是在前面介紹Consul的時候只提到了Consul的服務注冊&發(fā)現(xiàn)、選舉等機制，并沒有提到Consul如何在實現(xiàn)服務調(diào)用的負載均衡。難道基于Spring Cloud的微服務體系中的應用服務都是單節(jié)點在提供服務，哪怕即使部署了多個服務節(jié)點？事實上，我們在服務消費方通過@EnableFeignClients注解開啟調(diào)用，通過@FeignClient("user")注解進行服務調(diào)用時，就已經(jīng)實現(xiàn)了負載均衡，為什么呢？因為，這個注解默認是會默認開啟Robbin代理的，而Robbin是實現(xiàn)客戶端負載均衡的一個組件，通過從Consul拉取服務節(jié)點信息，從而以輪詢的方式轉(zhuǎn)發(fā)客戶端調(diào)用請求至不同的服務端節(jié)點來實現(xiàn)負載均衡。而這一切都是在消費端的進程內(nèi)部通過代碼的方式實現(xiàn)的。這種負載方式寄宿于消費端應用服務上，對消費端存在一定的代碼侵入性，這是為什么后面會出現(xiàn)Service Mesh（服務網(wǎng)格）概念的原因之一，這里就不展開了，后面有機會再和大家交流。
另一需要解決的關(guān)鍵問題是服務熔斷、限流等機制的實現(xiàn)，Spring Cloud通過集成Netflix的Hystrix框架來提供這種機制的支持，與負載均衡機制一樣也是在消費端實現(xiàn)。由于篇幅的關(guān)系，這里也不展開了，在后面的文章中有機會再和大家交流。
此外還有Zuul組件來實現(xiàn)API網(wǎng)關(guān)服務，提供路由分發(fā)與過濾相關(guān)的功能。而其他輔助組件還有諸如Sleuth來實現(xiàn)分布式鏈路追蹤、Bus實現(xiàn)消息總線、Dashboard實現(xiàn)監(jiān)控儀表盤等。由于Spring Cloud的開源社區(qū)比較活躍，還有很多新的組件在不斷的被集成進來，感興趣的朋友可以持續(xù)關(guān)注下！
微服務之運維形態(tài)
另外一方面也需要推進容器化（Docker/Docker Swarm/Kubernetes）策略，這樣才能快速對服務節(jié)點進行伸縮，這也是微服務體系下的必然要求。 微服務泛濫問題
重構(gòu)問題
另外，重構(gòu)是在一定階段后作出的重要決策，不僅僅是重新拆分，也是對業(yè)務系統(tǒng)的重新塑造，所以一定要考慮好應用軟件的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)以及實施它們所需要付出的成本，切不可盲目！ 后記
而在具體的服務組件上目前主要是Google/IBM等大廠支持和推進的一個叫做Istio的Service Mesh標準化工作組。具體關(guān)于Service Mesh的知識，在后面的內(nèi)容中再和大家交流。以上就是本文的全部內(nèi)容，來波關(guān)注，后面分享更多干貨內(nèi)容?。。?
當前標題：基于SpringCloud的微服務架構(gòu)演變史
轉(zhuǎn)載來于：http://m.jiaotiyi.com/article/gicdso.html
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一段時期以來 “微服務架構(gòu) ”一直是一個熱門詞匯，各種技術(shù)類公眾號或架構(gòu)分享會議上，關(guān)于微服務架構(gòu)的討論和主題也都非常多。對于大部分初創(chuàng)互聯(lián)網(wǎng)公司來說，早期的單體應用結(jié)構(gòu)才是最合適的選擇，只有當業(yè)務進入快速發(fā)展期，在系統(tǒng)壓力、業(yè)務復雜度以及人員擴展速度都快速上升的情況下，如何快速、穩(wěn)妥有序的將整個互聯(lián)網(wǎng)軟件系統(tǒng)升級成微服務架構(gòu)，以滿足業(yè)務發(fā)展需要及技術(shù)組織的重新塑造，才是進行微服務架構(gòu)的最主要的動力，否則空談微服務架構(gòu)是沒有意義的。而一旦決定將整個應用體系按照微服務架構(gòu)體系進行升級，就需要有組織有計劃的進行業(yè)務系統(tǒng)、基礎架構(gòu)、運維體系等多個方面的升級配套。而另一個比較尷尬的現(xiàn)實是，一般業(yè)務發(fā)展進入到需要進行微服務架構(gòu)層面的時候，業(yè)務發(fā)展往往又都是非常迅猛的，這種業(yè)務快速發(fā)展和增長的壓力往往又會給整個技術(shù)團隊帶來非常大的挑戰(zhàn)，因為此時你需要取舍，是簡單方案快速支撐呢？還是選擇適當長遠一點的方案？當然這種情況大部分是技術(shù)細節(jié)方面的問題，掌控的“度”大部分情況是掌握在具體的工程師手中。
而如何整體上確保應用體系及組織結(jié)構(gòu)向微服務時代快速、有序的跨越，是一件十分考驗團隊能力以及架構(gòu)管理水平的事。能做到80分已然算優(yōu)秀了，因為這是有其客觀規(guī)律的！
作者自身親歷了一個快速發(fā)展的互聯(lián)網(wǎng)公司從單體應用～以Spring Cloud為技術(shù)棧的微服務架構(gòu)體系的全過程。本文將主要從技術(shù)角度與大家探討如何利用Spring Cloud進行微服務架構(gòu)拆分，以及在這個過程中一點自己的思考。水平有限，不足之處還請包涵！ 系統(tǒng)架構(gòu)演變概述
而此時整個軟件系統(tǒng)的功能也比較簡單，只有基本的用戶、訂單、支付等功能，并且由于業(yè)務流程沒有那么復雜，這些功能基本耦合在一起。而隨著App的受歡迎程度（作者所在的公司正好處于互聯(lián)網(wǎng)熱點），所以App下載量在2017年迅猛增長，在線注冊人數(shù)此時也是蹭蹭往上漲。
隨著流量的迅猛增長，此時整個后臺服務的壓力變得非常大，為了抗住壓力只能不斷的加機器，平行擴展后臺服務節(jié)點。此時的部署架構(gòu)如下：
通過這種方式，整個軟件系統(tǒng)抗住了一波壓力，然而系統(tǒng)往往還是會偶爾出點事故，特別是因為API中的某個接口性能問題導致整個服務不可用，因為這些接口都在一個JVM進程中，雖然此時部署了多個節(jié)點，但因為底層數(shù)據(jù)庫、緩存系統(tǒng)都是一套，所以還是會出現(xiàn)一掛全掛的情況。
另一方面，隨著業(yè)務的快速發(fā)展，以往相對簡單的功能變得復雜起來，這些功能除了有用戶看得見的、也會包括很多用戶看不見的，就好像百度搜索，用戶能看見的可能只是一個搜索框，但是實際上后臺對應的服務可能是成百上千，如有些增長策略相關(guān)的功能：紅包、分享拉新等。還有些如廣告推薦相關(guān)的變現(xiàn)功能等。
此外，流量/業(yè)務的增長也意味著團隊人數(shù)的迅速增長，如果此時大家開發(fā)各自的業(yè)務功能還是用一套服務代碼，很難想象百十來號人，在同一個工程在疊加功能會是一個什么樣的場景。所以如何劃分業(yè)務邊界、合理的進行團隊配置也是一件十分迫切的事情了！
為了解決上述問題，適應業(yè)務、團隊發(fā)展，架構(gòu)團隊決定進行微服務拆分。而要實施微服務架構(gòu)，除了需要合理的劃分業(yè)務模塊邊界外，也需要一整套完整的技術(shù)解決方案。
在技術(shù)方案的選擇上，服務拆分治理的框架也是有很多，早期的有如WebService，近期的則有各種Rpc框架（如Dubbo、Thirft、Grpc）。而Spring Cloud則是基于Spring Boot提供的一整套微服務解決方案，因為技術(shù)棧比較新，并且各類組件的支撐也非常全面，所以Spring Cloud就成為了首選。
經(jīng)過一系列的重構(gòu)+擴展，整個系統(tǒng)架構(gòu)最終形成了以APP為中心的一套微服務軟件系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)如下：
到這里，整個軟件系統(tǒng)就基于Spring Cloud初步完成了微服務體系的拆分。支付、訂單、用戶、廣告等核心功能抽離成獨立的微服務，與此同時各自微服務對應的數(shù)據(jù)庫也按照服務邊界進行了拆分。
在完成服務的拆分以后，原來功能邏輯之間的代碼調(diào)用關(guān)系，轉(zhuǎn)換成了服務間網(wǎng)絡的調(diào)用關(guān)系，而各個微服務需要根據(jù)各自所承載的功能提供相應的服務，此時服務如何被其他服務發(fā)現(xiàn)并調(diào)用，就成了整個微服務體系中比較關(guān)鍵的部分，使用過Dubbo框架的同學知道，在Dubbo中服務的注冊&發(fā)現(xiàn)是依賴于ZooKeeper實現(xiàn)的，而在Spring Cloud中我們是通過Consul來實現(xiàn)。另外在基于Spring Cloud的架構(gòu)體系中，提供了配置中心（ConfigServer）來幫助各個微服務管理配置文件，而原本的API服務，隨著各個功能的抽離，逐步演變成前置網(wǎng)關(guān)服務了。
聊到這里，基于Spring Cloud我們進行了微服務拆分，而在這個體系結(jié)構(gòu)中，分別提到了Consul、ConfigServer、網(wǎng)關(guān)服務這幾個關(guān)鍵組件，那么這幾個關(guān)鍵組件具體是如何支撐這個龐大的服務體系的呢？ Spring Cloud關(guān)鍵組件
Consul是一個開源的，使用Go語言開發(fā)的注冊中心服務。它里面內(nèi)置了服務發(fā)現(xiàn)與注冊框架、分布一致性協(xié)議實現(xiàn)、健康檢查、Key/Value存儲、多數(shù)據(jù)中心等多個方案。在Spring Cloud框架中還可以選擇Eurke作為注冊中心，這里之所以選擇Consul主要原因在于Consul對異構(gòu)的服務的支持，如：gRPC服務。
事實上，在后續(xù)的系統(tǒng)架構(gòu)演進中，在某些服務模塊進一步向子系統(tǒng)化拆分的過程中，就采用了gRPC作為子系統(tǒng)服務間的調(diào)用方式。例如，支付模塊的繼續(xù)擴張，對支付服務本身又進行了微服務架構(gòu)的拆分，此時支付微服務內(nèi)部就采用了gRPC的方式進行調(diào)用，而服務注冊與發(fā)現(xiàn)本身則還是依賴于同一套Consul集群。
此時的系統(tǒng)架構(gòu)演進如下：
原有微服務架構(gòu)中的模塊服務在規(guī)模達到一定程度或復雜性達到一定程度后，都會朝著獨立的體系發(fā)展，從而將整個微服務的調(diào)用鏈路變的非常長，而從Consul的角度看，所有的服務又都是扁平的。
隨著微服務規(guī)模的越來越大，Consul作為整個體系的核心服務組件，在整個體系中處于關(guān)鍵的位置，一旦Consul掛掉，所有的服務都將停止服務。那么Consul到底是什么樣服務？其容災機制又該如何設計呢？
要保證Consul服務的高可用，在生產(chǎn)環(huán)境Consul應該是一個集群（關(guān)于Consul集群的安裝與配置可以參考網(wǎng)絡資料），這是毫無疑問的。而在Consul集群中，存在兩種角色：Server、Client，這兩種角色與Consul集群上運行的應用服務并沒有什么關(guān)系，只是基于Consul層面的一種角色劃分。實際上，維持整個Consul集群狀態(tài)信息的還是Server節(jié)點，與Dubbo中使用ZooKeeper實現(xiàn)注冊中心一樣，Consul集群中的各個Server節(jié)點也需要通過選舉的方式（使用GOSSIP協(xié)議、Raft一致性算法，這里不做詳細展開，在后面的文章中可以和大家單獨討論）來選舉整個集群中的Leader節(jié)點來負責處理所有查詢和事務，并向其他節(jié)點同步狀態(tài)信息。
而Client角色則是相對無狀態(tài)的，只是簡單的代理轉(zhuǎn)發(fā)RPC請求到Server節(jié)點，之所以存在Client節(jié)點主要是分擔Server節(jié)點的壓力，作一層緩沖而已，這主要是因為Server節(jié)點的數(shù)量不宜過多，因為Server節(jié)點越多也就意味著達成共識的過程越慢，節(jié)點間同步的代價也就越高。對于Server節(jié)點，一般建議3-5臺，而Client節(jié)點則沒有數(shù)量的限制，可以根據(jù)實際情況部署數(shù)千或數(shù)萬臺。事實上，這也只是一種策略，在現(xiàn)實的生產(chǎn)環(huán)境中，大部分應用只需要設置3～5臺Server節(jié)點就夠了，作者所在的公司一套生產(chǎn)集群中的Consul集群的節(jié)點配置就是5個Server節(jié)點，并沒有額外再設置Client節(jié)點。
另外，在Consul集群中還有一個概念是Agent，事實上每個Server或Client都是一個consul agent，它是運行在Consul集群中每個成員上的一個守護進程，主要的作用是運行DNS或HTTP接口，并負責運行時檢查和保持服務信息同步。我們在啟動Consul集群的節(jié)點（Server或Client）時，都是通過Consul Agent的方式啟動的。例如：
consul agent -server -bootstrap -syslog \ -ui \ -data-dir=/opt/consul/data \ -dns-port=53 -recursor=10.211.55.3 -config-dir=/opt/consul/conf \ -pid-file=/opt/consul/run/consul.pid \ -client=10.211.55.4 \ -bind=10.211.55.4 \ -node=consul-server01 \ -disable-host-node-id &
以實際的生產(chǎn)環(huán)境為例，Consul集群的部署結(jié)構(gòu)示意圖如下：
實際生產(chǎn)案例中并沒有設置Client節(jié)點，而是通過5個Consul Server節(jié)點組成的集群，來服務整套生產(chǎn)集群的應用注冊&發(fā)現(xiàn)。這里有細節(jié)需要了解下，實際上5個Consul Server節(jié)點的IP地址是不一樣的，具體的服務在連接Consul集群進行服務注冊與查詢時應該連接Leader節(jié)點的IP，而問題是，如果Leader節(jié)點掛掉了，相應的應用服務節(jié)點，此時如何連接通過Raft選舉產(chǎn)生的新Leader節(jié)點呢？難道手工切換IP不成？
顯然手工切換IP的方式并不靠譜，而在生產(chǎn)實踐中，Consul集群的各個節(jié)點實際上是在Consul Agent上運行DNS（如啟動參數(shù)中紅色字體部分），應用服務在連接Consul集群時的IP地址為DNS的IP，DNS會將地址解析映射到Leader節(jié)點對應的IP上，如果Leader節(jié)點掛掉，選舉產(chǎn)生的新Leader節(jié)點會將自己的IP通知DNS服務，DNS更新映射關(guān)系，這一過程對各應用服務則是透明的。
通過以上分析，Consul是通過集群設計、Raft選舉算法，Gossip協(xié)議等機制來確保Consul服務的穩(wěn)定與高可用的。如果需要更高的容災級別，也可以通過設計雙數(shù)據(jù)中心的方式，來異地搭建兩個Consul數(shù)據(jù)中心，組成一個異地災備Consul服務集群，只是這樣成本會更高，這就看具體是否真的需要了。
ConfigServer（配置中心）
配置中心是對微服務應用配置進行管理的服務，例如數(shù)據(jù)庫的配置、某些外部接口地址的配置等等。在Spring Cloud中ConfigServer是獨立的服務組件，它與Consul一樣也是整個微服務體系中比較關(guān)鍵的一個組件，所有的微服務應用都需要通過調(diào)用其服務，從而獲取應用所需的配置信息。
隨著微服務應用規(guī)模的擴大，整個ConfigServer節(jié)點的訪問壓力也會逐步增加，與此同時，各個微服務的各類配置也會越來越多，如何管理好這些配置文件以及它們的更新策略（確保不因生產(chǎn)配置隨意改動而造成線上故障風險），以及搭建高可用的ConfigServer集群，也是確保微服務體系穩(wěn)定很重要的一個方面。
在生產(chǎn)實踐中，因為像Consul、ConfigServer這樣的關(guān)鍵組件，需要搭建獨立的集群，并且部署在物理機而不是容器里。在上一節(jié)介紹Consul的時候，我們是獨立搭建了5個Consul Server節(jié)點。而ConfigServer因為主要是http配置文件訪問服務，不涉及節(jié)點選舉、一致性同步這樣的操作，所以還是按照傳統(tǒng)的方式搭建高可用配置中心。具體結(jié)構(gòu)示意圖如下：
我們可以單獨通過Git來管理應用配置文件，正常來說由ConfigSeever直接通過網(wǎng)絡拉取Git倉庫的配置供服務獲取就可以了，這樣只要Git倉庫配置更新，配置中心就能立刻感知到。但是這樣做的不穩(wěn)定之處，就在于Git本身是內(nèi)網(wǎng)開發(fā)用的代碼管理工具，如果讓線上實時服務直接讀取，很容易將Git倉庫拉掛了，所以，我們在實際的運維過程中，是通過Git進行配置文件的版本控制，區(qū)分線上分支/master與功能開發(fā)分支/feature，并且在完成mr后還需要手工（通過發(fā)布平臺觸發(fā)）同步一遍配置，過程是將新的master分支的配置同步一份到各個ConfigServer節(jié)點所在主機的本地路徑，這樣ConfigServer服務節(jié)點就可以通過其本地目錄獲取配置文件，而不用多次調(diào)用網(wǎng)絡獲取配置文件了。
而另一方面，隨著微服務越來越多，Git倉庫中的配置文件數(shù)量也會越來越多。為了便于配置的管理，我們需要按照一定的組織方式來組織不同應用類型的配置。在早期所有的應用因為沒有分類，所以導致上百個微服務的配置文件放在一個倉庫目錄，這樣一來導致配置文件管理成本增加，另外一方面也會影響ConfigServer的性能，因為某個微服務用不到的配置也會被ConfigServer加載。
所以后期的實踐是，按照配置的層次關(guān)系進行組織，將公司全局的項目配置抽象到頂層，由ConfigServer默認加載，而其他所有的微服務則按照應用類型進行分組（通過Git項目空間的方式分組），相同的應用放在一個組，然后這個組下單獨設立一個名為Config的Git倉庫來存放這個組下相關(guān)微服務的配置文件。層次結(jié)構(gòu)如下：
這樣應用加載配置的優(yōu)先級就是“本地配置->common配置->組公共配置->項目配置”這樣的順序。例如某服務A，在項目工程的默認配置文件（“bootstrap.yml/application.yml”）中配置了參數(shù)A，同時也在本地項目配置“application-production.yml”配置了參數(shù)B，而與此同時，ConfigServer中的common倉庫下的配置文件“application.yml／application-production.yml”又分別存在參數(shù)C、參數(shù)D，同時有個組叫“pay”，其下的默認配置文件“application.yml／application-production.yml”存在參數(shù)E、參數(shù)F，具體項目pay-api又存在配置文件“pay-api-production.yml”其覆蓋了common倉庫中參數(shù)C、參數(shù)D的值。那么此時如果該應用以“spring.profiles.active=production”的方式啟動，那么其能獲取到的配置參數(shù)（通過鏈接訪問：http://{spring.cloud.config.uri}/pay-api-production.yml）就是A、B、C、D、E、F，其中C、D的參數(shù)值為pay-api-production.yml中最后覆蓋的值。
而對于ConfigServer服務本身來說，需要按照這樣的組織方式進行配置類型匹配，例如上述的例子中，假設還存在finance的配置倉庫，而pay組下的服務訪問配置中心的時候，是不需要finance空間下的配置文件的，所以ConfigServer可以不用加載。這里就需要在ConfigServer服務配置中進行一些配置。具體如下：
spring: application: name: @project.artifactId@ version: @project.version@ build: @buildNumber@ branch: @scmBranch@ cloud: inetutils: ignoredInterfaces: - docker0 config: server: health.enabled: false git: uri: /opt/repos/config searchPaths: 'common,{application}' cloneOnStart: true repos: pay: pattern: pay-* cloneOnStart: true uri: /opt/repos/example/config searchPaths: 'common,{application}' finance: pattern: finance-* cloneOnStart: true uri: /opt/repos/finance/config searchPaths: 'common,{application}'
通過在ConfigServer服務本身的application.yml本地配置中，設置其配置搜索方式，來實現(xiàn)這樣的目的。
網(wǎng)關(guān)服務&服務熔斷&監(jiān)控
通過上面兩小節(jié)的內(nèi)容，我們相對詳細地介紹了基于Spring Cloud體系中比較關(guān)鍵的兩個服務組件。然而在微服務架構(gòu)體系中，還有很多關(guān)鍵的問題需要解決，例如，應用服務在Consul中部署了多個節(jié)點，那么調(diào)用方如何實現(xiàn)負載均衡？
關(guān)于這個問題，在傳統(tǒng)的架構(gòu)方案中是通過Nginx實現(xiàn)的，但是在前面介紹Consul的時候只提到了Consul的服務注冊&發(fā)現(xiàn)、選舉等機制，并沒有提到Consul如何在實現(xiàn)服務調(diào)用的負載均衡。難道基于Spring Cloud的微服務體系中的應用服務都是單節(jié)點在提供服務，哪怕即使部署了多個服務節(jié)點？事實上，我們在服務消費方通過@EnableFeignClients注解開啟調(diào)用，通過@FeignClient("user")注解進行服務調(diào)用時，就已經(jīng)實現(xiàn)了負載均衡，為什么呢？因為，這個注解默認是會默認開啟Robbin代理的，而Robbin是實現(xiàn)客戶端負載均衡的一個組件，通過從Consul拉取服務節(jié)點信息，從而以輪詢的方式轉(zhuǎn)發(fā)客戶端調(diào)用請求至不同的服務端節(jié)點來實現(xiàn)負載均衡。而這一切都是在消費端的進程內(nèi)部通過代碼的方式實現(xiàn)的。這種負載方式寄宿于消費端應用服務上，對消費端存在一定的代碼侵入性，這是為什么后面會出現(xiàn)Service Mesh（服務網(wǎng)格）概念的原因之一，這里就不展開了，后面有機會再和大家交流。
另一需要解決的關(guān)鍵問題是服務熔斷、限流等機制的實現(xiàn)，Spring Cloud通過集成Netflix的Hystrix框架來提供這種機制的支持，與負載均衡機制一樣也是在消費端實現(xiàn)。由于篇幅的關(guān)系，這里也不展開了，在后面的文章中有機會再和大家交流。
此外還有Zuul組件來實現(xiàn)API網(wǎng)關(guān)服務，提供路由分發(fā)與過濾相關(guān)的功能。而其他輔助組件還有諸如Sleuth來實現(xiàn)分布式鏈路追蹤、Bus實現(xiàn)消息總線、Dashboard實現(xiàn)監(jiān)控儀表盤等。由于Spring Cloud的開源社區(qū)比較活躍，還有很多新的組件在不斷的被集成進來，感興趣的朋友可以持續(xù)關(guān)注下！
微服務之運維形態(tài)
另外一方面也需要推進容器化（Docker/Docker Swarm/Kubernetes）策略，這樣才能快速對服務節(jié)點進行伸縮，這也是微服務體系下的必然要求。 微服務泛濫問題
重構(gòu)問題
另外，重構(gòu)是在一定階段后作出的重要決策，不僅僅是重新拆分，也是對業(yè)務系統(tǒng)的重新塑造，所以一定要考慮好應用軟件的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)以及實施它們所需要付出的成本，切不可盲目！ 后記
而在具體的服務組件上目前主要是Google/IBM等大廠支持和推進的一個叫做Istio的Service Mesh標準化工作組。具體關(guān)于Service Mesh的知識，在后面的內(nèi)容中再和大家交流。以上就是本文的全部內(nèi)容，來波關(guān)注，后面分享更多干貨內(nèi)容?。。?
當前標題：基于SpringCloud的微服務架構(gòu)演變史
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