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10. 软件设计架构-微服务-部署和架构模式

10. 软件设计架构-微服务-部署和架构模式

文章目录

  • 前言
  • 微服务部署
    • 微服务多实例部署
    • 微服务容器化部署
    • 微服务Serverless部署
    • 微服务容器编排部署
  • 微服务架构模式
    • 微服务聚合模式
    • 微服务共享模式
    • 微服务代理模式
    • 微服务异步消息模式

前言


微服务部署

微服务部署是微服务非常重要的环节,下面详解4种常见的微服务部署案例

微服务多实例部署

微服务多实例部署:是微服务架构中最基础、最常见的部署模式,通过为每个微服务部署多个运行实例。

如下图所示:

比如:在一台服务器上,部署了用户服务 (User Service) 的两个实例。

实例1:

server:port:8081spring:application:name:user-service

实例2:

server:port:8082spring:application:name:user-service

每个微服务实例必须监听不同的网络端口,以避免端口冲突。

然而,需要注意单台服务器的资源限制、和潜在的单点故障风险。

比如:单台服务器的 CPU、内存和网络资源是有限的,运行过多的实例可能会导致资源竞争,反而降低性能。

对于生产环境中的关键微服务,建议考虑跨多台服务器的分布式部署。


微服务容器化部署

微服务容器化部署:是一种将每个微服务、及其所有依赖项,打包到独立容器中的部署方法。

如下图所示:

可以使用Docker(最流行的容器化平台),用于构建、打包、分发和运行容器。

Docker 将微服务及其运行环境(JDK、依赖库等),打包成镜像。

dockerbuild-tuser-service:1.0.

无论部署在哪台服务器上,都能保持行为一致。

dockerrun-d-p8080:8080--name user-service user-service:1.0

大大减少了“开发能跑、测试能跑、线上跑不了”的问题。

真正做到,一次构建,到处运行(Build once, run anywhere)。


微服务Serverless部署

微服务 Serverless 部署:是一种将服务部署、和运行责任交给云平台的现代架构方式。

微服务 Serverless 部署带来了与传统容器化部署不同的价值,它进一步抽象了基础设施管理,让开发者更专注于业务逻辑。

Serverless 平台,比如: AWS Lambda…等等,负责底层的基础设施管理。

开发者无需关心这些运维细节,可以将更多精力投入到业务代码的编写。

Serverless 部署,通常根据实际的请求量自动弹性伸缩,无需预先配置或管理实例。

只为实际执行的计算资源付费,闲置时不产生费用,可以显著降低成本,尤其对于流量波动较大的服务。


微服务容器编排部署

除此之外,还可以结合容器化、与自动化编排,比如:K8S等来部署。

如下图所示:

1. 用户请求2. │3. ┌─▼──────┐4. │Ingress│⇽⇽Nginx入口控制器5. └─┬──────┘6. │7. ┌─▼────────────┐8. │Service(ClusterIP)│⇽⇽微服务的内部服务发现9. └─┬────────────┘10. │11. ┌─▼────────────┐12. │Pod(多个副本)│⇽⇽每个Pod运行1个微服务实例13. └──────────────┘

Kubernetes 可以自动化微服务的部署、更新和回滚过程,大大简化了发布流程。

Kubernetes 可以在各种环境中部署,包括公有云、私有云和混合云。

Kubernetes 解决了大规模微服务部署、和管理中的诸多挑战。


微服务架构模式

微服务是大型架构的基石,下面详解4大主流微服务架构方案


微服务聚合模式

微服务聚合设计模式,解决了如何从多个微服务中聚合数据,以便客户端可以获得所需的完整信息,而不需要多次请求不同的服务。

此类模式主要用于简化客户端的操作,减少与多个微服务交互的复杂性。

如下图所示:

通过构建一个聚合服务(又称聚合层或聚合微服务),将多个微服务的响应数据进行聚合,形成一个统一的结果返回给客户端。

聚合服务,通过调用多个微服务的 API,收集它们的响应并进行整合。

优点:

简化客户端请求:客户端只需调用聚合服务,不需要直接与多个微服务交互。

减少服务间依赖:聚合服务可以减轻微服务之间的耦合度,服务间可以独立变化。

缺点:

聚合服务可能成为性能瓶颈,需特别关注聚合服务的可扩展性。

如果聚合的服务很多,可能需要额外的处理来确保高效聚合。


微服务共享模式

微服务提倡的是:每个服务拥有自己的独立数据库(比如:数据库独立性原则),以确保服务之间的高内聚性、和低耦合性。

然而,在某些情况下,由于业务需求或技术限制,多个微服务可能需要共享数据。

如下图所示:

实际上在微服务架构的初期阶段,很多企业可能会采用 共享数据库 模式,来简化系统的开发和维护,尤其是在微服务迁移的过渡阶段。

这样做虽然简化了架构,但却违反了微服务的原则,因为它导致了微服务之间的紧密耦合。

因此,“共享数据库”模式通常被视为“过渡性”或“反模式”,不是长期推荐的设计。


微服务代理模式

微服务代理是一种中间层,用于处理服务之间的通信。

如下图所示:

在这种模式下,代理服务充当了其他微服务的代理,接收客户端的请求并将其转发给后端服务进行处理。

在 Sidecar 代理模式 中,Sidecar 是与每个微服务实例配对部署的。

每个微服务实例旁边都有一个独立的代理进程,这些代理共同组成一个统一的服务网格。

代理负责捕获并管理服务的入站和出站流量。代理通常会与服务网格的 控制平面 交互,获取流量路由、负载均衡、访问策略等配置。

优点:

解耦:客户端和微服务之间的交互通过代理服务来处理。

统一入口:所有请求都经过代理,易于管理、监控和控制。

缺点:代理服务需要额外的资源来处理请求,可能成为性能瓶颈。


微服务异步消息模式

异步消息设计模式,在微服务架构中非常重要,它允许微服务通过消息队列、事件流等方式进行松散耦合的通信。

如下图所示:

微服务通过发布事件来通知其他服务发生了某个状态变化。事件通常是业务变化或数据变化的通知,例如:订单创建、支付成功…等。

优点:

服务解耦:服务之间不需要直接调用,只有事件通知机制。

提高吞吐量:通过异步处理,减少了服务的同步依赖。

缺点:事件的顺序和一致性需要额外考虑,容易出现“事件丢失”或“消息重复消费”的问题。



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参考知识
微服务部署案例详解(4大部署案例)
微服务架构方案详解(4大架构模式)


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