服务化框架技术选型实践
zpxy2488
8年前
<h2>前言</h2> <p>首先本文不讨论为什么要服务化，包括服务化的优点缺点。</p> <p>其次本文也不讨论什么是微服务，也不讨论微服务和SOA的区别。</p> <p>最后本文也不讨论哪个技术最优。</p> <h2>服务框架构成</h2> <h3>最基本的服务框架</h3> <p>基本的服务化框架包括如下模块：统一的RPC框架，服务注册中心，管理平台。</p> <p>有了这三个模块，就能实现基本的服务化。下面对三个模块进行具体分析。</p> <h3>RPC框架选型</h3> <p>为什么一定要是统一的RPC框架，而不是随便啥框架，这里主要是为了技术对齐，减少开发人员的学习成本，减少团队间沟通成本。</p> <p>好，那么选择一个RPC框架，我们都需要考量什么东西呢？这里我总结下：</p> <ul> <li>代码规范：例如是对已有代码透明，还是代码生成。</li> <li>通讯协议：例如是TCP还是HTTP</li> <li>序列化协议：例如是二进制还是文本，是否需要跨语言，性能</li> <li>IO模型：异步/同步，阻塞/非阻塞</li> <li>负载均衡：客户端软负载，代理模式，服务端负载</li> </ul> <p>另外如果是从开源里面选择，那么我们还需要考量：</p> <ul> <li>成熟度：包括学习成本，社区热度，文档数，是否有团队维护，稳定性（盲目追求的不一定是最适合）</li> <li>可扩展性：是否有SPI支持扩展，是否支持上下兼容</li> <li>跨语言：是否支持跨语言</li> <li>性能：要想作为RPC框架，性能一般都不会太差 [滑稽脸]</li> </ul> <p>下面是常见的一些开源框架的比较，大家可以看一下。</p> <p style="text-align: center;"><img src="https://simg.open-open.com/show/59697deda30868739e91a9feacc538cf.png"></p> <p>Ps：SOAP，RMI，Hessian，ICE就不列举了。</p> <p>选型小结：</p> <ul> <li>如果需要与前端交互的，适合短链接、跨语言的RPC框架，例如RESTful、gRPC等</li> <li>如果纯粹后台交互的，适合长链接、序列化为二进制的RPC框架，例如thrift、dubbo等更高效</li> <li>如果是小公司，新公司从头开始推广服务化框架的，可以选择规范化的RPC框架，例如thrift、RESTful、gRPC</li> <li>如果是已有大量业务代码的再推广服务框架的，那么最好选择无代码入侵的RPC框架，例如dubbo、RESTful</li> </ul> <h3>注册中心选型</h3> <p>注册中心相当于是服务提供者和服务调用者之间的引路人，在服务治理中的作用极为重要。</p> <p>选择注册中心基本要考量：</p> <ul> <li>服务注册：接收注册信息的方式</li> <li>服务订阅：返回订阅信息的方式，推还是拉</li> <li>状态检测：检测服务端存活状态</li> </ul> <p>重点提一下这个状态检测，因为这个要是检测不准确会误判，导致严重后果，</p> <p>例如Zookeeper根据服务端注册的临时节点进行状态检测，如果服务端和Zookeeper之间的网络闪断，导致Zookeeper认为服务端已经死了，从而摘掉这个节点。</p> <p>但是其实客户端和服务端直接的网络是好的，这样就有可能把节点全部摘掉，导致无可用节点。</p> <p>如果是从开源里面选择，那么还需要考量：</p> <ul> <li>成熟度：包括学习成本，社区热度，文档数（盲目追求的不一定是最适合）</li> <li>维护成本：注册中心维护</li> <li>数据解构：是否能快速定位结果，是否能遍历</li> <li>性能和稳定性：</li> <li>CAP原则：CP（关注一致性）还是AP（关注可用性）</li> </ul> <p>下面是常见的一些使用开源项目做注册中心的比较，大家可以看一下。</p> <p style="text-align: center;"><img src="https://simg.open-open.com/show/612da99504153b45352e22da13a58dc3.png"></p> <p>Ps：Redis和MySQL没有列举。</p> <p>选型小结：</p> <ul> <li>规模小选择CP，RPC框架可以直接接入数据源</li> <li>规模大选择AP， RPC框架不可以直接接入数据源</li> <li>存在跨机房，跨地域的尽量不要选有强一致性协议的注册中心</li> <li>RPC框架必须要有注册中心不可用的容灾策略</li> <li>服务状态检测十分重要</li> </ul> <h3>简易管理端</h3> <p>管理端没啥特殊要求，最起码能看到服务提供者和调用者即可。</p> <h2>完善的服务化框架</h2> <p>如果需要一个完善的服务化框架，那么必须增加外部模块，常见的模块如下图：</p> <p style="text-align: center;"><img src="https://simg.open-open.com/show/fd4772b2b1262a3d5c662ca0a2197137.png"></p> <h3>接口文档管理</h3> <p>提供一个接口文档管理以及接口查询的入口，可以是一个公共的WIKI，也可以是独立的系统，等等。</p> <p>这里可以定义接口的文档，包括接口描述，方法定义，字段定义</p> <p>可以定义接口的SLA，包括支持的并发数，tp99多少，建议配置是什么</p> <p>还有就是接口的负责人等一些查询的入口。</p> <h3>配置中心</h3> <p>提供一个配置管理的地方，这里说的配置主要指的是服务相关的一些配置。</p> <p>配置包括分组配置、路由策略、黑白名单、降级开关、限流信息、超时时间、重试次数等等，任何可以动态变更的所有数据。</p> <p>这样服务提供者和服务调用者可以不需要重启自己的应用，直接进行配置的变更。</p> <p>配置中心可以独立于注册中心，也可以和注册中心合并。</p> <h3>监控中心</h3> <p>监控服务关注接口维度，实例（例如所在JVM实例）维度的数据。</p> <p>RPC框架可以定时上报调用次数，耗时，异常等信息。</p> <p>监控中心可以统计出服务质量信息，也可以进行监控报警。</p> <h3>分布式跟踪</h3> <p>区别于监控中心，以调用链的模式对服务进行。</p> <p>RPC框架作为分布式跟踪系统的一个天然埋点，可以很好的进行一个数据输出。</p> <h3>服务治理（重点）</h3> <p>我这边列了常见的服务治理功能，例如：</p> <ul> <li> <p>服务路由：</p> <ol> <li>权重：例如机器配置高的权重高，机器配置低的权重低<br> IP路由：例如某几台机器只能调某几台机器</li> <li>分组路由：例如自动根据配置调某个分组</li> <li>参数路由：例如根据方法名进行读写分类，或者根据参数走不同的节点</li> <li>机房路由：例如只走同机房，或者同机房优先</li> </ol> </li> <li> <p>调用授权：</p> <ol> <li>应用授权：只有授权后的应用才能调这组服务</li> <li>token：只有token对的调这组服务</li> <li>黑白名单：只有名单允许的才能调这组服务</li> </ol> </li> <li> <p>动态分组：</p> <ol> <li>服务端切分组：可以根据分组的情况，对服务提供者进行一个动态的分组调度</li> <li>客户端切分组：可以对调用者进行一个分组调度</li> </ol> </li> <li> <p>调用限流：</p> <ol> <li>服务端限流：服务端基于令牌桶或者漏桶模型进行限流</li> <li>客户端限流：根据客户端的标识，进行调用次数限流</li> </ol> </li> <li> <p>灰度部署：</p> <ol> <li>灰度上线：先启动，验证后在提供服务</li> <li>预发标识：表示该服务为预发布服务</li> <li>接口测试：方便的提供接口自动化功能测试功能</li> </ol> </li> <li> <p>配置下发：</p> <ol> <li>服务配置</li> <li>全局配置</li> </ol> </li> <li> <p>服务降级：</p> <ol> <li>Mock：出现异常或者测试情况下，返回Mock数据</li> <li>熔断：客户端超时或者服务端超时</li> <li>拒绝服务：服务端压力大时，自动拒绝服务，保护自己</li> </ol> </li> </ul> <h3>网关</h3> <p>RPC框架大部分场景都是自己调用的，什么时候会需要一个网关呢？</p> <p>网关可以提供如下功能：</p> <ul> <li>统一的鉴权服务</li> <li>限流服务</li> <li>协议转换：外部协议转统一内部协议</li> <li>Mock：服务测试，降级等</li> </ul> <p>其它一些统一处理逻辑（例如请求解析，响应包装）</p> <h3>服务注册中心Plus</h3> <p>需要逻辑处理能力，例如对数据进行筛选过滤整合，计算服务路由等功能</p> <p>同时还需要有与RPC框架交互的功能。</p> <h3>管理端Plus</h3> <p>管理端除了之前的简单服务管理功能外，还需要提供配置信息展示，监控信息展示，各种维度的数据展示。</p> <p>也就是下面提到的服务治理功能，都可以在管理端进行管理。</p> <p>另外，常见的服务治理功能，我们都可以作为开放服务供开发人员进行一个调用。</p> <h2>京东实践</h2> <h3>第一代SAF背景</h3> <p>2012年初，京东从.NET转Java。各个部门，各个业务线都没有一个统一的服务化框架，有的是dubbo，有的是WebService，有的是Hessian等等。</p> <p>同时各个业务系统自己有非常多的业务代码。通过统计接口规模在1K左右，服务节点在50K左右，机器规模在8K左右，机房比较少拓扑简单。</p> <p>所以当时的愿景和目标比较明确：</p> <ul> <li>京东系统服务化、API化的从无到有</li> <li>统一京东的RPC调用框架</li> <li>稳定可靠</li> <li>提供简单的服务治理功能</li> </ul> <h3>第一代SAF选择</h3> <p>OK，结合我们的情况和上面的一些选型小结，我们当时的选择如下：</p> <ul> <li>RPC框架：基于dubbo2.3.2做配置扩展，以及功能扩展包括rest（resteasy）、webservice（cxf）、kryo/thrift序列化、调用压缩等</li> <li>注册中心：Zookeeper，RPC框架直接接入数据源</li> <li>监控中心：监控服务+HBase</li> <li>管理平台：读取Zookeeper做管理平台，提供基本的上下线、黑白名单等功能</li> </ul> <p>于2012年4月上线，最大规模时，接口数3K，接入最大IP数20K。</p> <h3>第二代JSF背景</h3> <p>随着京东业务的不断快速增长，接口、机器数也呈数量级增长。</p> <p>同时京东成立子公司，在全国各地新建机房，部署结构也变得比较复杂。</p> <p>加上SAF遗留的一些问题，大概面临如下几点：</p> <ul> <li>RPC框架较重，性能有提高的空间</li> <li>注册中心无业务逻辑，直接对外暴露</li> <li>京东复杂的部署架构需要更强大灵活的服务治理功能</li> <li>监控数据不完整，维度不够</li> <li>无应用依赖关系</li> <li>跨语言调用需求</li> </ul> <h3>第二代JSF选择</h3> <p>所以在2014年初，我们进行了第二代JSF的一个全部自研过程。</p> <p>我们主要做了如下技术选型：（全部自研）</p> <ul> <li>RPC框架：轻量级，更佳的性能，兼容旧版本协议</li> <li>注册中心：基于DB作为数据源，前置Index服务；支持十倍接入量；部分逻辑放在注册中心减少客户端负担</li> <li>监控中心：监控Proxy服务+InfluxDB（2015后改为ElasticSearch）</li> <li>管理端：基于DB，功能更强大，提供完善的服务治理管理功能；打通京东应用管理平台，提供应用依赖关系梳理；</li> <li>HTTP网关：基于Netty，支持跨语言调用</li> </ul> <p>开发周期：7人/年(2014.1-2015.1)。包括开发、测试、预发、上线、推广。</p> <h3>JSF架构简图</h3> <p style="text-align: center;"><img src="https://simg.open-open.com/show/57c07a514f82194c472173ff10f77780.jpg"></p> <h3>JSF注册中心</h3> <p>京东的注册中心是自研的，基于DB做的数据最终一致，也就是上面说的AP系统。</p> <p>注册中心主要实现的就是服务列表的注册订阅推送，服务配置的获取下发，服务状态的实时查看等功能。</p> <p>注册中心节点是无状态的，可水平扩展的。整个注册中心集群下的所有注册中心几点都是等价的。</p> <p>每个机房部署多个注册中心节点。同机房的RPC框架会优先连本机房的注册中心节点。</p> <p>主要亮点如下：</p> <ul> <li> <p>引入Index服务概念</p> <ul> <li>该服务就是一个最简单HTTP的服务，用于找注册中心节点（同机房或者压力最小或者其它特定场景），可以认为是不会挂的服务，</li> <li>RPC框架会优先连该服务拿注册中心地址，这样子的好处是注册中心地址变化后，RPC框架不用修改任何设置。</li> </ul> </li> <li> <p>注册中心内存有服务列表全量缓存，连不上数据库也保证可读</p> </li> <li> <p>数据库的数据结构更适合各种维度展示、过滤、分析等</p> <ul> <li>例如根据分组，IP，应用，机房等不同维度</li> </ul> </li> <li>注册中心就是个JSF服务，监控到压力大即可进行动态水平扩展 <ul> <li>dogfooding，注册中心其实是第一个JSF接口</li> </ul> </li> <li>服务列表推送逻辑改进 <ul> <li>例如原来100个Provider，现在加1个节点，之前的SAF是需要下发101个节点，自己判断加了哪个节点，进行长链接建立；</li> <li>现在的改进是：修改为下发一个add事件，告知RPC框架加了1个节点，RPC框架进行长链接建立；</li> <li>这样做大大减少了推送的数据量。</li> </ul> </li> <li>注册中心与RPC框架可各种交互 <ul> <li>注册中心和RPC框架是长链接，而且JSF是支持Callback的，注册中心可以调用RPC框架进行服务列表变化之外的操作；</li> <li>例如查看状态，查看配置，配置下发等。</li> </ul> </li> </ul> <h3>JSF RPC框架</h3> <p style="text-align: center;"><img src="https://simg.open-open.com/show/cfe45b5d798402656f2ae2d570049928.jpg"></p> <p>RPC框架作为服务化里面的最基本的组件，其实都大同小异，因为RPC调用都绕不开代理、网络、序列化这些操作。</p> <p>JSF的RPC框架也类似，主要分为图中的几个模块，</p> <p>下面大概列下一些功能特性：</p> <ul> <li>Config：Spring/API/Annotation</li> <li>Proxy: Javassist/JDK</li> <li>Invoker/Filter：内置+自定义，Filter可扩展</li> <li>Client：Failover（默认）/FailFast/TransportPinpoint/MultiClientProxy</li> <li>调用方式：同步（默认）/异步并行/异步回调/Callback/泛化</li> <li>Loadbalance：Random（默认）/Roundrobin/ConsistentHash/ LocalPreference/LeastActiveCall</li> <li>路由：参数路由，分组路由，（IP级别路由逻辑在注册中心做）</li> <li>长连接维护：可用/死亡/亚健康</li> <li>协议：JSF（默认）/SAF(dubbo)/HTTP/Telnet/HTTP2</li> <li>第三方：REST/Webservice</li> <li>序列化：MsgPack（默认）/Hessian/Json/Java/protobuf(c++)</li> <li>压缩：Snappy/LZMA</li> <li>网络：基于Netty4.0，长连接复用</li> <li>线程模型：BOSS+WORKER+BIZ</li> <li>容灾：本地文件</li> <li>请求上下文：IP，参数，隐式传参</li> <li>事件监听：响应事件，连接事件，状态事件</li> <li>分布式跟踪支持：进行数据埋点</li> </ul> <h3>JSF管理平台</h3> <p>提供强大管理功能，包括服务管理，监控管理，注册中心管理等功能。</p> <p style="text-align: center;"><img src="https://simg.open-open.com/show/84055e0e34fdcf733641bce74cf070a9.jpg"></p> <p style="text-align: center;"><img src="https://simg.open-open.com/show/4d3bc866443fa2d105b5150828da88e0.jpg"></p> <p style="text-align: center;"><img src="https://simg.open-open.com/show/02deb9b05fc1acebe57e0df0891f779a.jpg"></p> <p>我们针对服务治理的功能，提供了很多API，可以授权给开发人员或者外部系统使用。</p> <p>例如单元测试调用，限流配置/开关，动态分组，上下线等都提供了开放API。</p> <h3>JSF HTTP网关</h3> <p>网关是为了方便跨语言通过HTTP+JSON调用JSF服务，而不需要使用JSF的RPC框架。</p> <p>特性如下：</p> <ul> <li> <p>基于Netty4.0实现HTTP网关，没有使用Servlet容器，轻量高效。</p> </li> <li> <p>支持服务自动发现</p> <ul> <li>一般的HTTP服务，外面为了解决单点问题，都会用域名+VIP等实现高可用，故障转移等；</li> <li>现在网关同时原生接入了JSF的注册中心，知道了服务的提供者信息（JSF协议支持HTTP调用）。</li> <li>服务提供者也不用关系扩容缩容导致服务的IP端口发生变化，网关会自动维护服务列表。</li> </ul> </li> <li>服务限流 <ul> <li>针对方法级+应用进行授权，固定时间只能调用指定次数。</li> <li>同一个方法也只能占用网关内的部分线程</li> </ul> </li> <li>结果统一包装 <ul> <li>对异常等响应进行包装</li> </ul> </li> </ul> <h3>JSF遇到京东弹性云</h3> <p>京东的JSF服务开发在京东弹性云的研发推广之前完成，自从京东弹性云落地以来，也遇到不少问题。</p> <p>例如：</p> <ul> <li>硬件指标：例如使用JDK获取的Docker的指标有些是物理机的，我们需要特殊处理</li> <li>网络：结合京东的“胖”容器，每个容器其实有实际IP，对外提供服务</li> <li>轻量：提高启动速度</li> <li>开放服务：在容器销毁或者非优雅停机的情况下，提供API进行服务治理</li> </ul> <h3>JSF规模</h3> <ul> <li>接口数：万级</li> <li>服务节点数：百万级</li> <li>接入实例数：十万级</li> <li>框架调用量：每天千亿级别</li> <li>监控数据：每天120亿条数据，1.2T数据量</li> <li>HTTP网关：每天百亿级别</li> </ul> <h2>总结</h2> <ul> <li><strong>没有最好，只有最适合！</strong></li> </ul> <p>意思就是不要人云亦云，盲目看大公司用什么，现在什么最新，或者什么性能最好。因为架构不是让你一下子设计出来使用一辈子，好的架构都是慢慢演化而来的。不同的架构会做出不同的技术选型。所以无论什么时候都要结合自己的现状以及未来几年的规划，来进行技术选型。</p> <ul> <li><strong>It’s just the beginning！</strong></li> </ul> <p>服务化框架的选择只是开始，真正的变革是选择后，公司整体业务和开发的变革。这个大家有空可以看看康威定律。</p> <p> </p> <p>来自：http://geek.csdn.net/news/detail/136391</p> <p> </p>