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Spring Boot与微服务在花椒的实践

【编者的话】微服务是一种架构风格，一个大型复杂软件应用由一个或多个微服务组成。系统中的各个微服务可被独立部署，各个微服务之间是松耦合的。每个微服务仅关注于完成一件任务并很好地完成该任务。在所有情况下，每个任务代表着一个小的业务能力。

微服务的概念源于2014年3月Martin Fowler所写的一篇文章“ Microservices ”。

现状与选择

现状

花椒的服务，无论是和前端靠的比较近的：比如H5官网；还是APP服务：比如用户、直播、经济系统、云控等服务，都是使用PHP开发的。选择PHP的原因如下：

PHP的开发效率高。无需编译，开发调试速度快。
团队在PHP方面积累的经验丰富：
- 成熟的轻量级框架：Web框架QFrame，数据库QFrameDB，服务内部调用SDK：PepperClient，异步消息队列SDK：ProcessClient等
- 丰富的LNMP调优经验。
- 成熟的持续集成：发布系统。
HULK团队提供稳定高效的私有云解决方案：基于LNMP架构下的 Web服务管理：机器管理，Nginx等配置管理，MySQL、Redis等存储服务。

工作中碰到的技术问题：

服务治理代码和业务代码耦合度高，不通用。使用Nginx + Lua + 降级代码。降级代码写到业务代码中，新增降级需要新写代码，没有一套通用降级，治理方案，耦合度高，影响业务稳定性。
团队维护成本高。服务是分模块的，大家各自维护各自的服务，底层没有核心模块，不同服务之间充斥着重复代码，各自为战，复用性不足。举例：错误码很多服务是重叠的。
服务升级的技术成本很大。举例：经济系统虚拟货币服务分库提升支付能力，因没有成熟的组件，需要人肉手写分库代码，更需要长时间的回归测试，压力测试才能上线。
服务扩容速度慢，需要申请资源，部署，测试，上线。
服务优化，提升单机性能受限框架上限。受限于LNMP每个请求独享一个进行，同步IO的机制而变得艰难，可以选择更换框架为swoole，选择异步Redis的库，这都需要大量的基础调研、测试、业务代码会被改的面目全非，项目周期会冗长。
整个后端的微服务做到了分拆：用户、直播、消息、经济系统、云控等，项目的开发效率高，但是维护的工作对工程师的能力要求极高，治理、服务扩容、缩容、技术升级等问题还是困难重重，步履维艰。而Java体系的Spring Cloud在服务注册发现、熔断限流、服务网关、分布式配置等一道解决，而不是在PHP方案上自己找开源去拼凑重构，这方面Java更成熟和成体系，而且Java体系在新兴的微服务架构Service Mesh中融合更好。

现有微服务解决方案

阿里

阿里使用Java做为主要开发语言，开源出框架也很多，分布式和微服务框架：Dubbo、 Spring Cloud Alibaba这两个框架。Dubbo曾经一度停止维护，后来重新维护并开源到apache，Dubbo只能称为服务治理框架但距离系统完善微服务体系还有很多不足；Spring Cloud Alibaba 是基于Spring Cloud开源的一套微服务一站式解决方案，目前是一个孵化项目，它的仓库也位于Spring Cloud孵化器中，很具有发展潜力。如果你想和更多微服务技术专家交流，可以加我微信liyingjiese，备注『加群』。群里每周都有全球各大公司的最佳实践以及行业最新动态。

项目地址：

Dubbo： https://dubbo.apache.org
Spring Cloud Alibaba： https://github.com/alibaba/spring-cloud-alibaba

腾讯

腾讯开源微服务框架：Tars是腾讯从2008年到今天一直在使用的后台逻辑层的统一应用框架，它集可扩展协议编解码、高性能RPC通信框架、路由与发现、发布监控、日志统计、配置管理等于一体，但社区的活跃度不怎么高，文档也不够完善。

项目地址： https://github.com/TarsCloud/Tars

华为

华为的ServiceComb框架：HWCloud在2017年6月发布开源的一款微服务框架，集服务注册、发现、通信和微服务治理能力为一体，并默认提供集中化配置，目前已开源到apache，值得关注。

项目地址： https://servicecomb.apache.org

Spring

不用说，写过Java的人都认识，Spring自2003年开源至今，强大的生命力不断更新迭代，Java框架活跃度No1，基本一统Web开发天下，Spring Boot推出后更加赢得广大Java开发者青睐，随后推出的Spring Cloud微服务整套体系，Spring经过十多年的发展已非常成熟，生态也比较完善。

选择

选择Spring Boot 2作为微服务第一步基础，原因如下：

成熟稳定，社区热度极高，相关资料很多，问题方便解决；
极大地提高了开发效率：使用注解、约定优于配置原则，大大减少了Spring Bean的配置文件；
方便部署，项目可独立打成jar包，无需依赖Web容器；
与微服务相关框架方便集成，几个注解搞定注册中心、配置中心等集成；
提供运行时的应用监控，actuator监控健康；
方便集成第三方http、gRPC组件，跨语言与PHP和Go项目交互。

ORM框架选择：

选择MyBatis，相对于Hibernate更轻便灵活，相对Spring JdbcTemplate功能更强大，使用mybatis-generator可以根据表反向生成model，提升开发效率。

Web容器选择：

选择Undertow：
- Undertow在高负载情况下性能和稳定性要明显优于Tomcat；
- 比Tomcat更轻便。

开发规范：

选择安装阿里开源的代码规约扫描插件：Alibaba Java Coding Guidelines，能规范大家代码风格，检测潜在的异常，提前发现问题。

最终初步搭配：Spring Boot 2 + MyBatis Undertow作为Web容器打入jar包中。

稳步改进

要既保证支持现有业务的推进，又得保证系统稳定，以活动项目作为先锋，先趟一遍坑。

活动项目结构如下：

activity-java活动业务包
activity-core活动核心包
common-core公共包
pepper-client花椒client包
pepper-statistics花椒统计监控包
pepperbus-client花椒消息总线client包

迭代后的现状架构图：

Spring Boot与微服务在花椒的实践

优化与改进：

持续集成发布由Jenkins改为GitLab。

使用GitLab优点：

集成Code Review插件，方便代码审核；
CI/CD自动发布部署，项目.gitlab-ci.yml文件配置好后，当开发分支合并到测试分支，自动编译打包、运行测试用例、部署到测试环境，正式环境发布、回滚也是轻松在Web界面点击几个按钮完成；
集成Kubernetes。

注册发现服务，选择Euerka/Nacos。

CAP理论指出，一个分布式系统不可能同时满足C（一致性）、A（可用性）和P（分区容错性）。由于分区容错性在是分布式系统中必须要保证的，因此我们只能在A和C之间进行权衡，在此ZooKeeper保证的是CP，而Eureka则是AP，当然后起之秀阿里开源的Nacos，也值得研究考虑。

其它：

使用OpenFeign作为成为一个轻量级REST API客户端，很方便访问其它http接口，加个配置Hystrix和一个熔断实现类就可以实现熔断；
使用SLF4J的MDC生成TraceId为了未来构建全链路监控做基础；
基于注解+ Springel + Redis实现防并发、幂等性等；

展望未来

计划中部署如下微服务组件：

对外Gateway网关；
注册中心Euerka；
配置中心；
日志服务；
服务治理中心；
Wayne + Kubernetes容器化。

Spring Boot与微服务在花椒的实践

Service Mesh（服务网格）：下一代微服务？

什么是Service Mesh？

服务网格（Service Mesh）是致力于解决服务间通讯的基础设施层。它负责在现代云原生应用程序的复杂服务拓扑来可靠地传递请求。实际上，Service Mesh通常是通过一组轻量级网络代理（Sidecar proxy），与应用程序代码部署在一起来实现，而无需感知应用程序本身。

为什么需要Service Mesh？

有了Spring Cloud整套微服务架构，为什么我们还需要Service Mesh？经过上面的介绍不难发现，整个微服务要关注的组件太多了，在从单体应用程序向分布式微服务架构的转型过程中，开发人员和运维人员面临诸多挑战，而且随着规模和复杂性的增长，服务越来越难以理解和管理。如果用TCP协议类比就很恰当，在TCP协议未出来之前，开发人员需要自己考虑服务间数据包的传输、粘包、网络异常重试等问题，网络传输代码与业务代码耦合，而TCP协议出来后，开发者不用关心网络传输具体实现，有更多精力实现自己的业务，网络传输TCP协议就对应服务网格的Sidecar模式，Sidecar模块代理所有非业务功能。

Service Mesh有如下几个特点：