Net分散式系統之五：微服務架構

 　　因工作較忙，抽時間將框架遇到的問題和框架升級設計進行記錄。

一、背景&問題

　　之前框架是一個基於SOA思想設計的分散式框架。各應用通過服務方式提供使用，服務之間通信是RPC方式調用，具體實現基於.NET的WCF通信平臺。框架存在如下2個問題：

　　1、高併發處理能力不足。一當高併發請求，可能出現多個服務待定處理，導致整個系統出現瓶頸。

　　2、隨著移動端廣泛應用，服務不能靈活支持APP應用。

　　3、系統持續集成部署過於繁瑣，遇到問題不好定位。

　　基於以上存在問題升級框架，結合當前主流的架構思想，將系統進行服務化思維，就是“微服務架構”。

二、微服務架構

　　微服務架構（Microservices Architecture）是將系統拆分為多個服務，俗稱為應用服務。應用服務實現單一、具體的業務應用功能，支持獨立部署維護，多個應用服務構建成系統。應用服務之間通過輕量級通信框架進行，並且支持應用服務用不同技術或者平臺實現。微服務架構是SOA架構設計思想另一種實現方式。微服務架構有如下特點：

　1、微服務架構好處

　　（1）橫向擴展應用服務提升系統併發處理能力

　　（2）應用服務獨立部署維護，有利於迭代開發升級持續部署

　　（3）架構靈活支持多種技術實現

　　（4）有利於應用服務實現高可用性

　2、微服務架構不足

　　（1）對系統設計有一定要求，尤其是拆分技術應用服務介面

　　（2）導致系統實現複雜度的提高

　　（3）需要確保系統數據一致性機制

　　（4）導致系統維護要求和成本提高

　　系統是否需要採用微服務架構進行構建是由項目需求決定。採用微服務架構進行設計構建系統，對團隊成員能力比傳統要求高，尤其是設計能力。

三、框架設計原則

　　1、可擴展：支持不修改系統功能，按需擴展伺服器資源。

　　2、高可用：支持分散式部署雙機熱備機制，滿足系統高可用性的要求。

　　3、高併發：支持快捷擴張應用服務處理能力，提升系統處理能力，滿足併發請求。

　　4、安全性：訪問安全通過統一認證訪問；信息安全通過加解密、簽名傳輸；網路安全通過網路隔離及防火牆；數據安全通過定時備份及高容錯能力。

　　5、一致性：採用數據最終一致性策略。

四、框架總體設計

                                                                                圖1- 系統架構示意圖

　　如圖所示，系統架構基於SOA架構設計思想，並且採用微服務架構方式進行設計和構建。將系統呈現和數據進行分離。系統呈現基於網頁進行實現，支持多種前端UI框架整合及自定義開發；數據由應用服務提供，統一通過“網關API”提供使用。架構支持通過網路層、應用層的負載均衡中間件等，實現高可用和併發處理能力。架構將一些基礎公共功能抽離構建成中間件。

　　1、網關API：應用服務通過網關API統一對外提供服務。網關API基於http協議、以restful方式提供統一服務介面，約定介面通信協議，支持系統呈現的功能，以輕量級的通信方式，滿足不同客戶端。網關API實現統一數據訪問許可權控制、路由應用服務、限流等功能。

　　2、消息平臺：負責應用服務之間更新同步信息，將原有系統架構分散式事務調用更新信息的方式，調整為通過消息非同步發佈/訂閱處理，保證數據最終一致性，應用服務之間降低耦合度和強依賴關係。高併發能力下，取得緩存作用。

　　3、服務註冊監控中心：負責應用服務註冊發佈登記，同時監控應用服務介面運行情況，支持動態控制應用服務接收請求，實現“去中心化”服務控制。組件實現服務註冊登記、監控等功能。

　　4、認證中心：負責架構訪問統一身份認證。通過用戶口令和許可權進行控制訪問。結合“網關API”實現安全訪問、限流等功能，同時實現頁面管理功能。

　　5、日誌管理系統：負責記錄系統日誌，提供服務介面和組件，業務代碼通過非同步方式將日誌信息傳輸到“消息平臺”，日誌管理系統訂閱“消息平臺”的日誌信息進行處理存儲。同時提供日誌管理功能

　　6、緩存中心：基於Redis分散式記憶體資料庫，搭建架構統一緩存中心，提供統一緩存服務。

五、軟體架構設計

                                                                                 圖2- 軟體架構示意圖

　　如圖所示，系統架構以微服務架構方式進行開發，從切麵觀察每個應用服務進行垂直獨立開發，根據職責劃分層次，從上而下分為四個層次，分別為Web層、服務介面層、業務邏輯層及數據訪問層。Web層主要負責系統功能呈現表達，直接面對用戶；服務介面層主要負責提供標準化服務介面，與呈現層對接；業務邏輯層主要實現應用業務邏輯，是應用服務核心部分；數據訪問層負責數據持久化，支持業務邏輯層。各層次之間通過介面進行隔離，有利於後續維護擴展，減低依賴和影響。

　　應用服務完成開發後進行集成部署。Web層將根據約定集成到Web應用容器，其餘層次構建為應用服務進行部署，並將服務介面進行註冊登記發佈使用。

六、結語

　　基礎架構大致設計就這樣，還需要考慮實施部署，可以考慮雲平臺彈性資源，再結合docker容器技術。

　　後續再逐步介紹相關基礎組件設計及實現原理。技術框架重於解決問題，設計依賴需求，需求來源實際業務場景。