「训」 笔记(08)：微服务框架
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微服务框架 —— 不变的基建
1 微服务架构介绍
1.1 系统架构的演进历史
- 单体架构：All in one process
- 垂直应用架构：按照业务线垂直划分
- 分布式架构：抽出与业务无关的公共模块
- SOA 架构：面向服务
- 微服务架构：彻底的服务化
1.2 微服务架构概览
1.3 微服务架构的三大要素
服务治理：服务注册、服务发现、负载均衡、扩缩容、流量治理、稳定性治理
可观测性：日志采集、日志分析、监控打点、监控大盘、异常报警、链路追踪
安全：身份验证、认证授权、访问令牌、审计、传输加密、黑产攻击
2 微服务架构原理及特征
2.1 基本概念及组件
服务（service）：一组具有相同逻辑的运行实体
实例（instance）：一个服务中的每个运行实体都为一个实例
集群（cluster）：通常指服务内部的逻辑划分，包含多个实例
实例与进程的关系：没有必然对应关系，一般一对一或者一对多
常见的实例承载形式：进程、VM、k8s pod …
2.2 服务间通信
对于单体服务，不同模块通信只是简单的函数调用。
微服务之间通过网络进行通信，常见的通信协议包括 HTTP、RPC。
2.3 服务注册及服务发现
基本问题：服务间调用中，如何指定下游服务实例的地址？
简单方案：
直接指定 ip:port
- 没有任何动态能力
- 有多个实例下游实例怎么办？
使用 DNS
- 本地 DNS 存在缓存，导致延迟
- DNS 没有负载均衡
- 不支持服务探活检查
- DNS 不能指定端口
服务注册发现
- 新增一个统一的服务注册中心，用于存储服务名到服务实例之间的映射关系
- 旧服务实例下线前，从服务注册中心删除该实例，下线流量
- 新服务实例上线后，在服务注册中心注册该实例，上线流量
微服务流量特征
- 统一网关入口
- 外网通信多数采用 HTTP，内网通信多数采用 RPC（Thrift, gRPC）
3 核心服务治理功能
3.1 服务发布
服务发布（deployment）是让一个服务升级运行新的代码的过程。
难点：服务不可用、服务抖动、服务回滚
蓝绿部署
- 将服务分成两个部分，分别先后发布
- 简单、稳定
- 但需要两倍资源
灰度发布（金丝雀发布）
- 先发布少部分实例，接着逐步增加发布比例
- 不需要增加资源
- 回滚难度大，基础设施要求高
3.2 流量治理
流量控制是在微服务架构中，可以从各个维度对端到端的流量在链路上进行精确控制。
控制维度：地区维度、集群维度、实例维度、请求维度
3.3 负载均衡
负载均衡（Load Balance）负责分配请求在每个下游实例上的分布。
常见 LB 策略：
- Round Robin
- Random
- Ring Hash
- Least Request
3.4 稳定性治理
线上服务总是会出问题的，这与程序的正确性无关。
限流：限制服务处理的最大 QPS，拒绝过多请求。
熔断：中断请求路径，增加冷却时间从而让故障实例尝试恢复。
过载保护：在负载高的实例中，主动拒绝一部分请求，防止实例被打挂。
降级：服务处理能力不足时，拒绝低级别的请求，只响应线上高优请求。
4 字节跳动服务治理实践
4.1 重试的意义
本地函数调用：通常没有重试意义。
远程函数调用：网络抖动、下游负载高、下游机器宕机… 重试是有意义的，可以避免偶发性的错误，提高 SLA（Service-Level Agreement）。
意义：
- 降低错误率
- 假设单次请求的错误概率为0.01，那么连续两次错误概率则为0.0001。
- 降低长尾延时
- 对于偶尔耗时较长的请求，重试请求有机会提前返回。
- 容忍暂时性错误
- 某些时候系统会有暂时性异常（例如网络抖动），重试可以尽量规避。
- 避开下游故障实例
- 一个服务中可能会有少量实例故障（例如机器故障），重试其他实例可以成功。
4.2 重试的难点
幂等性：多次请求可能会造成数据不一致。
重试风暴：随着调用链路的增加，重试次数呈指数级上升。
- 超时设置：假设调用时间一共 1s，经过多少时间开始重试？
4.3 重试的策略
限制重试比例：设定一个重试比例阈值（例如 1%），重试次数占所有请求比例不超过该阈值。
防止链路重试：返回特殊的 status code，表示“请求失败，但别重试”。
Hedged Requests：对于可能超时（或延时高）的请求，重新向另一个下游实例发送一个相同的请求，并等待先到达的响应。
