基于kubernetes和SpringCloud微服务构建方案

Love The Way You Lie 2021-12-09 23:25 426阅读 0赞

微服务是什么?

第一次接触到这个词汇，以为是一个基于微信的服务，听起来感觉有些low。其实不然。微服务是一种架构模式，一种分布式的架构风格。顾名思义，micro service，将一个庞大的单体应用拆分成若干个“微小”的服务，服务间通过进程通讯完成原本在单体应用中的调用。其中必要的六个基本技术为：1、服务注册与发现；2、进程间通信；3、负载均衡；4、分布式配置中心；5、熔断器；6、网关路由。根据以上六点，以及现有的优秀开源技术，在技术选型上，稍微做下排列组合，你可能好几个月都试不完。之前没有了解的朋友可以阅读一下Chris Richardson 大师的微服务系列文集，对微服务会有一个初步的认识。也欢迎你与我，一同探讨微服务的技术选型，以及高可用方案。

初次尝试——遇见Spring Cloud

国内已经有一些公司使用springcloud实现微服务。我开始调研的时候，也在SpringCloud的体系里花了一些时间，拿出了一套基于SpringCloud+Docker的方案。SpringCloud整合了Netflix公司的一套组件。国外Netflix公司也算是比较早实践微服务的公司了，Netflix的一套开源项目，为微服务提供了比较完善的方案。我之前拿出的SpringCloud微服务实现方案，大部分的技术都是来源于Netflix

*  注册中心——Eureka

之前我是选用Netflix公司提供的eureka作为注册中心。在以前，我接触的分布式体系大多数是一个zookeeper＋dubbo的组合。目前国内短期内还是dubbo的天下。**zookeeper也常常被用作注册中心，在国内的使用率非常高**。注册中心可以说的上是一个微服务体系的核心，它承载了很多的调度与负载。在分布式领域有个著名的CAP定理（C：数据一致性；A：服务可用性；P：服务队网络分区故障的容错性，这三点一般不能同时满足，最多同时满足两个）。为什么不使用zookeeper而使用eureka呢？答案就从CAP定理中去寻找，显然zk是一个CP，为了保证数据的一致性，zk有一个选举leader节点的过程，了解zk的朋友一定知道，zk对于leader的选举，有一个“法定人数”：n+1，如果达不到这个“法定人数”，这个网络分区就会从zk中断开，也就不能提供相应的service发现服务了。显然，这不是我们想要看到的结果。

再来看看**Eureka，它是一个典型的客户端发现模式，且是自注册的。 **  
![Richardson-microservices-part4-2_client-side-pattern-1024x967.png][]

再者，它是一个AP，可以更好的保证系统的可用性。正常配置下，Eureka内置了心跳服务，用于淘汰一些“濒死”的服务，如果再eureka中注册的服务，它的“心跳”变得迟缓，Eureka会将其剔除管理范围。有的朋友可能就会问，那如果也是因为网络问题，eureka服务器失去了客户端大量的心跳，可怎么办？Netflix充分考虑到了这个问题，Eureka存在自我保护机制，当一段时间内，客户端提供的心跳低于80，将会自动进入自我保护模式，将该分片保护起来。Eureka Server除了单点运行之外，还可以通过运行多个实例，并进行互相注册的方式来实现高可用的部署：

Eureka server1

server.port=1111
    eureka.instance.hostname=peer1
    eureka.client.serviceUrl.defaultZone=http://peer2:1112/eureka/

*  1
 *  2
 *  3

Eureka server2

server.port=1112
    eureka.instance.hostname=peer2
    eureka.client.serviceUrl.defaultZone=http://peer1:1111/eureka/

*  1
 *  2
 *  3

Client comput-service

server.port=2222
    eureka.client.serviceUrl.defaultZone=http://peer1:1111/eureka/,http://peer2:1112/eureka／

*  1
 *  2

![s1.png][]

*  **负载均衡——Ribbon **  
    负载均衡，一个多么耳熟又常见词汇～在我看来，不论是客户端实现还是服务器端的实现，都逃不开那些个负载均衡的常见算法。常见的服务端实现有：Ngnix、HA Proxy等。这里我们主要还是探讨一下客户端等实现，Netflix Ribbon。它的负载均衡策略也很常见：   
    **1.随机选择（RandomRule）   
    2.线性轮询（RoundRobinRule）   
    3.重试机制（RetryRule）   
    4.加权响应（WeightedResponseTimeRule）   
    5.最小并发数（BestAvailableRule）**
 *  **进程间通信——Restful **  
    终于谈到进程间通信。在分布式体系之中，进程通信的重要程度可以说的上是最基本、最重要的。它承载了进程间的数据交互。在SpringCloud的坑中，多半会使用Restful作为进程通信的方式。基于Http协议，效率你也是可想而知。我们退一步说，当你的服务拆分粒度越来越细，服务间或可能存在链式的调用，效率就成了至关重要的一个问题，所以在我看来，能使用RPC尽量使用RPC，dubbo、thrift、grpc都是非常优秀的rpc技术。
 *  **分布式配置中心——SpringCloud **  
    既然已经走进了SpringCloud的体系，配置中心自然可以选择一套的，SpringCloud Config，实现配置文件的集中配置化管理。同样，国内也有比较优秀的开源分布式配置管理中心。如：阿里diamond，百度disconf等
 *  **熔断器——Hystrix **  
    熔断器，顾名思义，作用和物理上的保险丝差不多，线路一旦过载，就断开。   
    在分布式架构中，当某个服务单元发生故障（类似用电器发生短路）之后，通过断路器的故障监控（类似熔断保险丝），向调用方返回一个错误响应，而不是长时间的等待。这样就不会使得线程因调用故障服务被长时间占用不释放，避免了故障在分布式系统中的蔓延。   
    从图中不难看出其工作流程：
    
    1.检查缓存   
    2.检查circuit breaker状态   
    3.执行相应指令   
    4.记录数据，计算失败比率   
    ![hystrix-command-flow-chart.png][]
 *  **网关路由 ——Zuul **  
    Zuul是Netflix出品的一个基于JVM路由和服务端的负载均衡器。Zuul使用Ribbon定位服务注册中的实例,   
    并且所有的请求都在hystrix的command中执行, 所以失败信息将会展现在Hystrix metrics中, 并且一旦断路器打开,代理请求将不会尝试去链接服务。

浅尝辄止——For A Better Idea

在我整理了整套的SpringCloud实现微服务的方案以后，发现了以下的一些问题。

*  非JVM应用的处理   
    受Netflix Prana的启示，为了更好的兼容一些非JVM应用，SpringCloud提供了一个叫做sidecar的东西。不论是受Prana还是sidecar，其思想都是，都是设计一个JVM程序，和我们非JVM应用跑在同一个容器（主机）里，监测其心跳、健康状态反馈给注册中心。这种思路的出发点很好，但是并没有从根本上解决问题。比如，我要部署一个mycat的服务，我根本没办法为sidecar提供一个健康心跳检测的接口。
 *  基于SpringBoot的改造   
    假设一个乐观的情况，现有的大部分项目都是原生spring，然而总所周知，SpringCloud是基于SpringBoot而来，要使用cloud，必然要进行改造，虽然难度不大，但是这样对程序入侵，真的有必要吗？真的符合我软件开发的原则吗？这还是一个乐观的情况，大部分都还是JVM应用，那如果全是python、php呢？这该如何是好？所以，我开始了新方案的寻找。
 *  A Better Idea   
    不能入侵程序，又要达到以上的六个基本要求，这该如何是好？Kubernetes及时闯入了我的视野。
    
    ## 偶然尝试——Kubernetes ##
    
    Kubernetes（以下简称K8s）不同于SpringCloud，它没有明确的什么客户端服务器的概念，在它的设计理念里：**一切皆容器**。

# Action in Kubernetes #

*2018.8.16更新*

emmm主要是很久不用csdn了，一直在用自己另外搭的博客，没想到这篇我实习期间写的博客访问量还蛮多的…..然后看到评论也有不少噪音，说什么标题党之类的。

好吧….没有完整的写完，确实不应该，可能真的就误人子弟了。

所以无论如何，先把这篇博客完善掉吧，之前k8s我没有贴出来，是觉得网上的资料实在是太多了，关于K8s的微服务落地方案也确实不少，毕竟写这篇博客的初衷只是对自己学习的一个小结，主要是记录从试着使用springCloud到最后切到k8s的一个过程。

现在使用K8s实践微服务一年，效果挺不错的，支撑了非常庞大的微服务体系。很多非JVM的应用，也可以很好的融合到体系之中。同时基于k8s集群，搭建了一键部署平台，就连UED不用学习任何相关专业知识，都能快速部署应用。

所以这一次的完善，我不会去从微服务的六个理念去探讨具体在k8s里面怎么落地，毕竟网上这样的资料一Google要多少有多少。

主要是分享一下实践过程中的一些心得。实践过程中，发现理论确实是理论，还是要结合自身的很多情况去落地方案。

## 写在前面 ##

关于k8s的集群搭建，在很早以前1.5的时候我写过一版，k8s的迭代更新很快，现在的搭建会有些许不同。但是最重要的是，官方发布了minikube，支持本地实验，对于初学者来说更加友好了。而且环境搭建什么的，也更简单了。

可以参考：[https://yq.aliyun.com/articles/221687][https_yq.aliyun.com_articles_221687]

PS：minikube毕竟是mini版，玩玩指令还行，有条件的还是凑两三台机器自己搭一个吧，也不费劲。我就在vultr上用自己搭vpn的机器搭了个，vultr挺便宜的，而且是按分钟收费，玩完再把多余的机器删掉也不亏。

## 微服务与K8s ##

谈到微服务有六个理念还是要提及的。也正如上文所提到的，**1、服务注册与发现；2、进程间通信；3、负载均衡；4、分布式配置中心；5、熔断器；6、网关路由。**

关于这六个要点在SpringCloud都有很好的体现。在K8s里面也是一样。接下来，就谈谈实践于k8s中的一些心得。

### 注册与发现 ###

任何的微服务体系，注册中心都是至关重要的。在实践过程中，我们并没有引入新的注册中心。使用的就是k8s的kube-dns。k8s将Service的名称当做域名注册到kube-dns中，通过Service的名称就可以访问其提供的服务。

spring.redis.host=redis.platform
    spring.redis.port=6379
    spring.redis.password=thisispwd

*  1
 *  2
 *  3

### 进程间通信 ###

关于进程间通信，如果说注册与发现是最重要的，那么在我看来，第二重要的就是进程间通信。注册与发现保证了服务间便捷的调用，那么进程间通信则保证了服务间的调用能走通，且调用是稳定高效的。

显然，在这个问题的选择上RPC的优于HTTP的。尤其是在内部链路复杂的情况下，RPC的性能会有明显的优势。

再看看RPC的选择上。曾经在Thrift和GRPC上犹豫不决。

经过调研与实践，落地是Thrift。实践一年，稳定、高效，而且已然沉淀出了成熟的调用组件（有机会开源到GitHub和大家分享一下）。性能优于GRPC。唯一的缺点，就是对于初学者而言文档并不是那么的丰富、友好。反观GRPC就友好的多。如果实在不喜欢thrift的朋友，也可以选择GRPC。

### 负载均衡 ###

再谈谈负载均衡。

负载均衡其实有非常多的手段能够实现。从不同的维度、角度都可以去做负载均衡。这里主要谈谈k8s里面service到pod调度这一层的负载均衡吧！

service和pod可以说是k8s又基础又关键的两个概念。

pod是k8s中最小的部署单元，方便理解的话，你可以以容器的概念去理解pod（实际上pod是大于容器的，pod包含容器、存储、网络等其相关资源）。可以理解为你的应用跑在一个又一个的容器里，容器被k8s包装成了一个叫做pod的东西。pod是临时性的，用完即丢弃的，当pod中的进程结束、node故障，或者资源短缺时，

service顾名思义，就是服务。或者粗略的说，一群应用副本（pod）聚在一起，称之为service。

在我看来，要真正理解service和pod，理解k8s关乎微服务的理念。必然要弄清楚一点——K8s的网络模型。这一点在《Kubernetes权威指南》里，用了三两句话就解释清楚了。为了更好的描述，以下关于K8s网络模型的介绍是参考网上的一篇文章，Kubernetes的网络模型。

1.  Pod内部容器所在的网络
2.  Pod所在的网络
3.  Pod和Service之间通信的网络
4.  外界与Service之间通信的网络
    
    Kubernetes里的Pod不是一个“长生”的家伙，它会由于各种原因被销毁和创造。比如在垂直扩容和滚动更新过程中，旧的Pod会被销毁，被新的Pod代替。这期间，Pod的IP地址甚至会发生变化。所以Kubernetes引进了Service。Service是一个抽象的实体，Kubernetes在创建Service实体时，为其分配了一个虚拟的IP，当我们需要访问Pod里的容器提供的功能时，我们不直接使用Pod的IP地址和端口，而是访问Service的这个虚拟IP和端口，由Service把请求转发给它背后的Pod。
    
    简而言之，一群应用（pod）凑在一起提供出了一个服务（service）。外界是无法直接访问到你的应用的（pod），只能通过service去访问。
    
    所以service就像一个调度员，每当收到请求，service会分配一个pod来处理请求。这个”调度“正是负载均衡。
    
    Kubernetes中最基本的负载均衡类型实际上是负载分配(load distribution)，这在调度层面是容易实现的。Kubernetes使用了两种负载分配的方法，都通过kube-proxy这一功能执行，该功能负责管理服务所使用的虚拟IPs。
    
    Kube-proxy的默认模式是iptables，它支持相当复杂的基于规则的IP管理。iptables模式下，负载分配的本地方法是随机选择——由一个传入的请求去随机选择一个服务中的pod。早先版本(以及原来的默认模式)的kube-proxy模式是userspace，它使用循环的负载分配，在IP列表上来分配下一个可以使用的pod，然后更换(或置换)该列表。
    
    然而，这些并不是真正的负载均衡。为了实现真正的负载均衡，当前最流行、最灵活、应用于很多领域的方法是Ingress，它通过在专门的Kubernetes pod中的控制器进行操作。控制器包括一个Ingress资源——一组管理流量的规则和一个应用这些规则的守护进程。
    
    控制器有自己内置的负载均衡特性，具备一些相当复杂的功能。你还可以让Ingress资源包含更复杂的负载均衡规则，来满足对具体系统或供应商的负载均衡功能和需求。
    
    当前Ingress是首选的负载均衡方法。因为它是作为一个基于pod的控制器在Kubernetes内部执行，因此对Kubernetes功能的访问相对不受限制(不同于外部负载均衡器，它们中的一些可能无法在pod层面访问)。Ingress资源中包含的可配置规则支持非常详细和高度细化的负载均衡，可以根据应用程序的功能要求极其运行条件进行定制。

### 分布式配置中心 ###

关于分布式配置中心，在任何应用中都是需要的。一些敏感信息，配置在代码的配置文件中显然是不合适的。应当加密后存储在配置中心。

当时关于Kubernetes配置中心的调研并没有投入太多。调研时候有看到一些方案说通过ConfigMap去做…..然而，我觉得真的不合适。

实践过程中，我们直接基于zk开发了一款配置中心，适用于我们的实际情况。如果有更好的公有方案，欢迎大家留言分享。

### 熔断器 ###

熔断器的话并没有找到一个非常完美的手段去解决，只是用了替代方案勉强达到了应有的效果，如：从应用层解决熔断问题，增加集群监控等。

实际上，从应用层去解决这个问题也不麻烦，而且灵活度也更高。毕竟要结合自身的业务场景。

当然，如果有更好的公有方案，欢迎大家留言分享。

### 网关路由 ###

在实践过程中，也调研过不少网关路由。后来结合自身的业务需求，用Go开发了一款网关。

最近有准备把Kong落地的想法，初步调研已经开始了，但是还没有真正投入到生产环境。所以也无法给出评价。

## 小结 ##

综上，大家应该可以看出，关于微服务的六个要点，真正说依赖k8s的只有注册发现与少部分的负载均衡。当然，k8s远不仅于此，本身还是有着很多出色的特性，同时坑也确实不少。

其他的点，我们或多或少都从选择别的开源技术、自己开发等手段解决了。虽然因此带来了一定的工作量，但是也更加切合实际上的一些场景。

转自：[https://blog.csdn.net/qq\_32971807/article/details/56489609][https_blog.csdn.net_qq_32971807_article_details_56489609]

[Richardson-microservices-part4-2_client-side-pattern-1024x967.png]: /images/20211209/ac8b42cd389f4f228edb23ecbbb2ca97.png
[s1.png]: /images/20211209/9cc0b2ac5bdc428e8f6f7de091007189.png
[hystrix-command-flow-chart.png]: http://7xkkgd.com1.z0.glb.clouddn.com/hystrix-command-flow-chart.png
[https_yq.aliyun.com_articles_221687]: https://yq.aliyun.com/articles/221687
[https_blog.csdn.net_qq_32971807_article_details_56489609]: https://blog.csdn.net/qq_32971807/article/details/56489609