分布式技术(一)分布式的架构的演进
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一 单体,SOA,微服务架构
1.1 单体架构
- 是指一个应用程序中所有的功能都集成在一个单一的代码库中。
- 这种设计模式简单易用,开发人员可以快速地开发和维护应用程序,但是也存在一些问题。
优点
- 简单易懂:单体服务架构相对简单,易于理解和上手,开发人员可以更快地构建和部署整个应用程序。
- 快速开发:由于所有功能模块都在同一个应用程序中,开发人员可以更方便地进行代码编写、测试和集成,加快开发速度。
- 低成本:相对于其他架构模式,单体服务架构的开发和维护成本相对较低,因为它不需要处理分布式系统和服务间通信的复杂性
缺点
- 难以扩展:随着应用程序规模和流量的增长,单体服务架构变得难以扩展。增加处理能力可能需要垂直扩展整个应用,增加硬件成本。
- 单一故障点:在单体服务架构中,整个应用程序是一个单一的实体,当一个模块出现问题时,可能会导致整个系统崩溃,降低了系统的健壮性和可靠性。
- 难以维护:由于所有功能模块都集中在一个应用程序中,当需要修改或升级某个模块时,可能会涉及整个应用程序的重新部署和测试,增加了维护的复杂性。
- 团队协作限制:在单体服务架构中,不同功能模块之间的代码和资源是共享的,这可能导致团队之间的协作和独立开发受到限制
1.2 SOA架构
- SOA 是 Service-Oriented Architecture 的英文缩写,就是面向服务的架构。这里的服务可以理解为 service 层业务服务。将系统拆分为不同的服务单元,通过网络协议服务单元之间进行通信。服务单元完成一个特定功能(如:验证、支付、登录等等),通过服务单元之间的集成组成完整的应用程序。
- SOA 架构中由两个重要的角色: 服务提供者(Provider)和服务使用者(Consumer)
优点
- 可重用性:SOA鼓励将功能划分为独立的服务,这些服务可以在不同的应用程序中被重复使用,这种重用性可以减少开发时间和工作量,并促进系统的灵活性和可维护性。
- 松散耦合:SOA通过标准化接口和协议来实现服务间的通信,服务之间解耦合度高,这样,当一个服务发生变化时,其他服务不会受到影响,从而提高了系统的可靠性和稳定性。
- 系统集成:SOA支持异构系统之间的集成,通过定义和实现标准化的接口,不同的应用程序和服务可以相互通信和协作,实现系统间的无缝集成。
缺点
- 额外的开发和管理工作:实施SOA需要额外的开发和管理工作,这包括定义服务接口、制定规范、版本管理等,这些工作增加了开发团队的负担,可能导致项目开发时间延长。
- 性能影响:由于SOA服务间需要通过网络进行通信,因此性能和响应时间可能受到一定的影响,网络延迟和通信开销可能会增加系统的负载和响应时间,特别是在高并发和大规模的情况下。
- 接口设计和管理挑战:SOA的成功与否取决于良好的接口设计和管理,定义清晰、灵活和易于使用的接口是一个挑战,需要深入的系统设计和架构能力,管理多个服务的版本和兼容性也可能带来一定的复杂性。
1.3 微服务架构
- 微服务架构是一种将应用程序拆分成小型、独立的服务的架构模式,每个服务都有自己的数据库和业务逻辑,并通过轻量级的通信机制实现服务间的交互。
- 微服务架构具有高度的可扩展性,每个服务都可以独立地扩展和部署。它还可以促进团队的自治和快速迭代开发。
- 然而,微服务架构也存在一些挑战,首先,微服务架构需要良好的服务拆分和界定边界,这需要深入的系统设计和架构能力,此外,微服务架构的复杂性要求具备强大的监控和管理机制。
优点
- 高度可扩展性:微服务架构允许每个服务独立地扩展,使得系统能够更好地应对变化的负载需求。只需要对特定的服务进行扩展,而不需要整体扩展应用程序。
- 独立部署:每个微服务都可以独立地进行开发、测试和部署。这使得团队能够在不影响其他服务的情况下进行快速迭代和发布,提高开发效率。
- 高度灵活性:微服务架构允许团队使用不同的编程语言、技术栈和工具来构建每个服务。这种灵活性使得团队能够选择最适合他们需求的技术,并独立地进行技术栈升级和演进。
- 独立自治:每个微服务都有自己的团队负责开发和维护。这种自治性使得团队能够独立做出决策,更好地满足特定服务的需求,并快速响应变化。
缺点
- 分布式系统的复杂性:微服务架构引入了分布式系统的复杂性。服务之间的通信需要通过网络进行,可能会面临网络延迟、通信故障等问题,增加了系统的复杂性和运维成本。
- 服务拆分的挑战:将应用程序拆分成适当的微服务需要良好的系统设计和架构能力。错误的服务拆分可能导致服务间的紧密耦合,或者服务间的边界不清晰,影响系统的可维护性和扩展性。
- 一致性和事务管理:由于微服务架构中的数据和业务逻辑分布在不同的服务中,确保一致性和事务管理变得更加复杂。需要采用一些技术手段来解决分布式事务和数据一致性的问题。
二 微服务架构技术方案
业界比较成熟的服务框架有很多,比如:Hessian、CXF、Dubbo、Dubbox、Spring Cloud、gRPC、thrift等技术实现,都可以进行远程调用,具体技术实现优劣参考以下分析,这也是具体在技术方案选择过程中的重要依据。
- 区域内容分发:CDN
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- 网络负载均衡:lvs
抓包搞懂LVS、Nginx四层七层负载均衡_哔哩哔哩_bilibili
- 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
2.1 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
1.2 常见微服务架构
dubbo:zookeeper + dubbo + SpringMvc / SpringBoot
- 配套通信方式:rpc
- 注册中心:zookeeper / redis
- 配置中心:diamond
SpringCloud:全家桶 + 嵌入第三方组件(Netflix)
- 配套通信方式:http restful
- 注册中心:eruka / consul
- 配置中心:config
- 熔断器:hystrix
- 网关:zuul
- 分布式链路系统:sleuth + zipkin
SpringCloud Alibaba(全家桶)
- Sentinel: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。
- Nacos: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。
- 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。
- 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。
- 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。
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