大家都在提微服務(wù)架構(gòu)，微服務(wù)架構(gòu)到底是什么？它有哪些特點(diǎn)和設(shè)計(jì)模式？我們在打造微服務(wù)架構(gòu)過程中，這些設(shè)計(jì)模式在實(shí)戰(zhàn)當(dāng)中如何應(yīng)用？數(shù)據(jù)的一致性應(yīng)該如何保證？今天我將針對上述疑問分享一下我的思考。
微服務(wù)架構(gòu)特點(diǎn)
什么是微服務(wù)架構(gòu)？看下圖的這段英文，這是Martin Fowler 在2014年提出來的，微服務(wù)架構(gòu)是一種架構(gòu)模式，既然是架構(gòu)模式，那么，它就必然需要滿足一些特點(diǎn)。他提到，微服務(wù)架構(gòu)是一系列小的微服務(wù)構(gòu)成的組合，那么，什么是“小的微服務(wù)”？可能每個(gè)人的理解都不一樣，大家都應(yīng)該都知道SOA架構(gòu)，SOA架構(gòu)的粒度是比較粗的，到底我們應(yīng)該以什么樣的粒度拆分微服務(wù)？我認(rèn)為，微服務(wù)架構(gòu)本質(zhì)上一個(gè)業(yè)務(wù)架構(gòu)，那么對業(yè)務(wù)了解的越深刻，你的微服務(wù)拆分就越合理。
比如我們做二手交易平臺(tái)（轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)），該平臺(tái)包括用戶體系、商品體系、交易體系以及搜索推薦體系。因?yàn)楦鱾€(gè)體系比較獨(dú)立，那么我們就可以按照各個(gè)業(yè)務(wù)模塊來拆分微服務(wù)。當(dāng)然，這樣做還不夠，因?yàn)槟愕纳唐防锩孢€有很多功能，但是大的思路是按照具體商品內(nèi)部的邏輯來進(jìn)一步拆分。
第二，圍繞具體業(yè)務(wù)建模。一切脫離業(yè)務(wù)場景談微服務(wù)架構(gòu)都是耍流氓。
方法有二：首先將某一領(lǐng)域的模型作為獨(dú)立的業(yè)務(wù)單元：比如二手交易中的商品、訂單、用戶等；其次將業(yè)務(wù)的行為作為獨(dú)立的業(yè)務(wù)單元：比如發(fā)送郵件、單點(diǎn)登錄驗(yàn)證、push服務(wù)。
第三，整個(gè)微服務(wù)都可以獨(dú)立地部署，因?yàn)槊恳粋€(gè)維服務(wù)Process都是獨(dú)立的，所以按照每個(gè)模塊進(jìn)行獨(dú)立的部署也是很容易理解的。
第四，去中心化管理。打造去中心化管理意思就是微服務(wù)的每個(gè)模塊和開發(fā)語言、運(yùn)行平臺(tái)沒有關(guān)系，開發(fā)語言可以是C++，可以是go，也可以是世界上最好的語言，運(yùn)行的平臺(tái)是Linux，Unix、Windows等都可以。
最后一點(diǎn)就是輕量級通信，這點(diǎn)很容易理解，通信和模塊語言、平臺(tái)沒有關(guān)系。盡可能選用輕量級的通信來做這個(gè)事情，這樣實(shí)施跨平臺(tái)、跨語言的時(shí)候就很容易。
講完這些特點(diǎn)，我們可以看一看一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)DEMO級的微服務(wù)架構(gòu)到底是由哪些元素組成的？如下圖，主要包括網(wǎng)關(guān)、微服務(wù)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、注冊中心、配置中心。
既然是DEMO級的，和實(shí)際情況下相比肯定有所差別。那么，實(shí)際案例中，我們到底應(yīng)該如何做這件事情？這個(gè)例子也是最近我在做的二手交易平臺(tái)——轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)。這里和DEMO有些不一樣的地方。前面的第一層還是網(wǎng)關(guān)，下面有微服務(wù)的聚合層，作用是做各種業(yè)務(wù)邏輯的處理；聚合層下面是我們的數(shù)據(jù)原子層，主要做數(shù)據(jù)訪問代理，只不過根據(jù)業(yè)務(wù)的不同垂直分開了?？梢钥吹剑W(wǎng)關(guān)、數(shù)據(jù)層，注冊中心、配置中心都有，只不過在業(yè)務(wù)處理部分分成兩層：一層是原子層，也就是整個(gè)數(shù)據(jù)訪問的代理層，提供了用戶的接口；另外一層就是上層的業(yè)務(wù)聚合層。
架構(gòu)設(shè)計(jì)模式及實(shí)踐案例
上面我大概講了下微服務(wù)的一些特點(diǎn)以及DEMO級的微服務(wù)包括哪些部分以及實(shí)際案例中我們的設(shè)架構(gòu)設(shè)計(jì)模式。那么，我們?yōu)槭裁匆捎眠@種模式去做？除了這種架構(gòu)模式之外還有哪些其它的架構(gòu)模式？這里，模式還是非常多的，我會(huì)重點(diǎn)講這幾點(diǎn)：鏈?zhǔn)皆O(shè)計(jì)模式、聚合器設(shè)計(jì)模式和異步共享模式。
首先我們來說下鏈?zhǔn)皆O(shè)計(jì)模式，在這種模式下，APP前端請求首先要經(jīng)過網(wǎng)關(guān)層，接下來連續(xù)調(diào)用兩個(gè)微服務(wù)，調(diào)了微服務(wù)1之后還要調(diào)微服務(wù)2。為什么叫做鏈?zhǔn)侥?？因?yàn)樵谡{(diào)用過來以后先到微服務(wù)1，然后再同步地調(diào)用微服務(wù)2，微服務(wù)2會(huì)做一些處理，處理以后微服務(wù)2才會(huì)反饋給微服務(wù)1，微服務(wù)1再反饋給Gateway，最后反饋到APP。在實(shí)際業(yè)務(wù)場景中，涉及到交易和訂單的業(yè)務(wù)場景都會(huì)用到這種模式。
接下來是聚合器設(shè)計(jì)模式，APP前端一個(gè)調(diào)用請求經(jīng)過Gateway，到達(dá)聚合層，需要調(diào)用三個(gè)微服務(wù)，聚合層將三個(gè)微服務(wù)的返回結(jié)果做一些聚合處理，比如可以進(jìn)行一些排序或者去重，聚合之后再反饋到Gateway和APP前端，這是一個(gè)典型的聚合器設(shè)計(jì)模式。
第三種模式是數(shù)據(jù)共享模式，這種模式相對比較簡單，比如APP經(jīng)過微服務(wù)網(wǎng)關(guān)，接下來調(diào)用微服務(wù)1和微服務(wù)2，理想情況下微服務(wù)1和微服務(wù)2都有自己獨(dú)立的DB，但是有些情況下由于微服務(wù)1和微服務(wù)2的請求量和存儲(chǔ)量較小，從資源利用率的角度來講，這兩個(gè)微服務(wù)的DB是共享的，因此這種就是數(shù)據(jù)的共享模式。
最后一種是異步消息設(shè)計(jì)模式，不管是鏈?zhǔn)皆O(shè)計(jì)、聚合器模式還是共享數(shù)據(jù)模式，架構(gòu)模式都是同步模式。也就是說我的一個(gè)請求發(fā)出去必須等到每個(gè)環(huán)節(jié)都處理完才會(huì)給客戶端。如果請求不需要關(guān)注處理結(jié)果，這時(shí)候可以異步來實(shí)施。APP更新請求經(jīng)過微服務(wù)網(wǎng)關(guān)，持久化到MQ，寫入MQ成功后馬上Response給APP客戶端，之后微服務(wù)根據(jù)需要從MQ里面訂閱更新消息進(jìn)行異步處理，我們?yōu)榱颂岣咄掏铝恳矔?huì)采用這種模式。
我從百度到轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)這幾年經(jīng)歷了很多業(yè)務(wù)場景，使用的無非就是聚合器、異步和數(shù)據(jù)共享的數(shù)據(jù)模式，特別是前面兩個(gè)用得特別多，下面我們來看一些例子。
接下來我們看個(gè)例子，這是我們在2015年做的一個(gè)二手交易平臺(tái)（轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)），這個(gè)二手交易平臺(tái)包括商品、分類搜索、關(guān)鍵詞搜索、商品推薦等功能。一個(gè)用戶請求過來，先經(jīng)過網(wǎng)關(guān)，網(wǎng)關(guān)下面就是我們的聚合層，聚合層再去調(diào)用商品、交易、推薦以及搜索相關(guān)的，最終在聚合層把各個(gè)微服務(wù)原子層的結(jié)果匯總起來Response給到客戶端。具體如下圖所示：
異步消息模式的這個(gè)案例比較早了，當(dāng)時(shí)我們做了Feed 流，類似現(xiàn)在的微信朋友圈，這是我在百度做的事情。當(dāng)時(shí)，我們采用的架構(gòu)模式是異步架構(gòu)模式。前面是我們的APP，經(jīng)過了網(wǎng)關(guān)，到達(dá)異步提交層，可以認(rèn)為是持久化功能的MQ。用戶請求經(jīng)過網(wǎng)關(guān)到消息異步提交層后就返回了，業(yè)務(wù)處理部分從MQ里面讀取數(shù)據(jù)再進(jìn)行異步處理。這個(gè)時(shí)候吞吐量會(huì)增加，但是會(huì)帶來一定的困惑。比如這個(gè)時(shí)候我發(fā)了一條Feed，用戶再一查就直接到數(shù)據(jù)庫里面查，可能異步提交消息隊(duì)列有延遲，查不到，用戶就困惑了，這個(gè)問題怎么解決？我們就想能不能在前端幫我們做一些事情？比如提交了MQ返回Response 200以后，前段配合插入這條Feed。用戶再次刷新時(shí)候我相信已經(jīng)是好幾秒以后的事情了，即使有延遲，這個(gè)消息早就被你的業(yè)務(wù)處理完了。當(dāng)然，我們這里是有特定場景的，社區(qū)時(shí)候可以這樣去做，但是涉及到和金融相關(guān)的場景肯定不會(huì)這么去做。
數(shù)據(jù)一致性實(shí)踐
微服務(wù)模塊比較分散、數(shù)據(jù)也比較分散，整個(gè)系統(tǒng)復(fù)雜性非常高，如何進(jìn)行數(shù)據(jù)一致性實(shí)踐？在一個(gè)單體模塊里面可以做Local Transaction，但是在微服務(wù)體系里面就不奏效。雖然難解決，但是不能不解決，不解決的話微服務(wù)架構(gòu)就很難實(shí)施。我們知道微服務(wù)中做強(qiáng)一致性性的事情是非常難的，今天分享的更多的是解決最終一致性。因?yàn)樵谖⒎?wù)下基于不同的數(shù)據(jù)庫，Local Transaction是不可用的。大家在在分布式事務(wù)里面一定聽說過兩階段提交和三階段提交，這種場景其實(shí)在微服務(wù)架構(gòu)里面也行不通，原因是因?yàn)樗举|(zhì)上是同步的模式，同步的模式之下做數(shù)據(jù)一致性吞吐量降低的非常多。
我們的業(yè)務(wù)場景無非是兩種：第一種是異步調(diào)用，就是一個(gè)請求過來就寫到消息隊(duì)列里面就行，這種模式相對簡單。今天主要講下同步調(diào)用的場景之下怎么打造數(shù)據(jù)的最終一致性。既然是同步調(diào)用場景，并且不能降低業(yè)務(wù)系統(tǒng)的吞吐量，那么應(yīng)該怎么做呢？建立一個(gè)異步的分布式事務(wù)，業(yè)務(wù)調(diào)用失敗后，通過異步方式來補(bǔ)償業(yè)務(wù)。我們的想法是能不能在整個(gè)業(yè)務(wù)邏輯層實(shí)現(xiàn)分布式事務(wù)語義策略？如何實(shí)現(xiàn)，無非有兩種，第一是在調(diào)正常請求的時(shí)候要記錄業(yè)務(wù)調(diào)用鏈（調(diào)用正常接口的完整參數(shù)），第二是異常時(shí)沿調(diào)用鏈反向補(bǔ)償。
基于這個(gè)思路，我們架構(gòu)設(shè)計(jì)上的關(guān)鍵點(diǎn)有三，第一是基于補(bǔ)償機(jī)制，第二是記錄調(diào)用鏈，第三是提供冪等補(bǔ)償接口。架構(gòu)層面，看下圖，右邊是聚合器架構(gòu)設(shè)計(jì)模式，左邊是異步補(bǔ)償服務(wù)。
首先需要在聚合層引入一個(gè)Proxy。首先基于方法，在方法名加注解標(biāo)注補(bǔ)償方法名，比如：- @Compensable(cancelMethod=“cancelRecord”)
另外，聚合層在調(diào)用原子層之前，通過代理記錄當(dāng)前調(diào)用請求參數(shù)。如果業(yè)務(wù)正常，調(diào)用結(jié)束后，當(dāng)前方法的調(diào)用記錄存檔或刪除，如果業(yè)務(wù)異常，查詢調(diào)用鏈回滾。
原子層我們做了哪些事情呢？主要是兩方面，第一是提供正常的原子接口，其次是提供補(bǔ)償冪等接口。
分布式事務(wù)關(guān)鍵是兩個(gè)表（如上圖），第一是事務(wù)組表，假設(shè)A->B->C三個(gè)請求是一個(gè)事務(wù)，首先針對ABC生成一個(gè)事務(wù)的ID，寫在這個(gè)表里面，并且會(huì)記錄這個(gè)事務(wù)的狀態(tài)，默認(rèn)的情況下正常的，執(zhí)行失敗以后我們再把狀態(tài)由1（正常）變成2（異常）；第二個(gè)表是事務(wù)調(diào)用組表，主要記錄事務(wù)組內(nèi)的每一次調(diào)用以及相關(guān)參數(shù)，所以調(diào)用原子層之前需要記錄一下請求參數(shù)。如果失敗的話我們需要把這個(gè)事務(wù)的狀態(tài)由1變成2；第三，一旦狀態(tài)從1變成2就執(zhí)行補(bǔ)償服務(wù)。這是我們的補(bǔ)償邏輯，就是不斷地掃描這個(gè)事務(wù)所處的表，比如一秒鐘掃一次事務(wù)組表，看一看這個(gè)表里面有沒有狀態(tài)為2的，需要執(zhí)行補(bǔ)償?shù)姆?wù)。這個(gè)思路對業(yè)務(wù)的侵入比較小。
具體看下我們實(shí)際的例子，比如二手交易平臺(tái)里面創(chuàng)建訂單事務(wù)組的正常流程，從鎖庫存到減紅包再到創(chuàng)建訂單，創(chuàng)建事務(wù)組完畢之后開始調(diào)用業(yè)務(wù)，首先Proxy記錄鎖庫存調(diào)用的參數(shù)，之后開始鎖庫存服務(wù)調(diào)用，成功后之后又開始減紅包和創(chuàng)建訂單過程，如果都成功了直接返回。
再看一下異常的流程，前面幾步都是一樣的，只是在調(diào)紅包服務(wù)、Proxy創(chuàng)建紅包的時(shí)候如果失敗了就會(huì)拋出異常，業(yè)務(wù)正常返回，聚合層Proxy需要把事務(wù)組的狀態(tài)由1改成2，這個(gè)時(shí)候由左邊的補(bǔ)償服務(wù)異步地補(bǔ)償調(diào)用。
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