微服务实践 | 焱融云前端微服务架构的设计要点

什么是微服务

微服务是一种开发软件的架构和组织方法，其中软件由通过明确定义的 API 进行通信的小型独立服务组成，这些服务由各个小型独立团队负责，每个服务可被独立部署，服务之间是松耦合的，每个服务仅关注于完成一件任务。微服务架构使应用程序更易于扩展和更快地开发，从而加速创新并缩短新功能的上线时间。

整体式架构与微服务架构

整体式架构，所有进程紧密耦合，并可作为单项服务运行。这意味着，如果应用程序的一个进程达到峰值，则必须扩展整个架构。随着代码库的增长，添加或改进整体式应用程序的功能变得更加复杂。这种复杂性限制了试验的可行性，并使实施新功能变得困难。整体式架构增加了应用程序可用性的风险，因为许多互相依赖、且紧密耦合的进程会扩大单个进程故障的影响。

微服务架构，应用程序通过多个独立运行的组件构成，每个组件作为一项服务运行。这些服务围绕业务功能进行构建，每项服务提供一项功能，彼此之间使用轻量级 API 通过明确定义的接口进行通信。由于各个服务独立运行，因此可以针对各项服务进行更新、部署和扩展，以满足对应用程序日常运行和更新的需求。

微服务的优势

灵活扩展

通过微服务，可以独立扩展各项服务以满足其整体应用程序功能的需求。这使团队能够适当调整基础设施需求，并在服务需求激增时保持整体应用的可用性。

轻松部署

微服务支持持续集成和持续交付，可以轻松尝试新想法，并可以在无法正常运行时回滚。由于故障成本较低，因此可以大胆试验，更轻松地更新代码，并缩短新功能的上线时间。

技术自由

微服务架构中，团队可以自由选择最佳工具来解决他们的具体问题。因此，构建微服务的团队可以为每项作业选择最佳工具。

弹性

服务独立性增加了应用程序应对故障的弹性。在整体式架构中，如果一个组件出现故障，可能导致整个应用程序无法运行。

焱融云前端微服务技术选型

框架选型

焱融云前端所有服务和组件均基于 NestJS 框架进行开发。NestJS 基于 Express 框架开发，相比于原生 Express 和 Koa 框架，NestJS 的优势在于：

1. 兼容所有 Express 中间件
2. 完美支持 TypeScript
3. 依赖注入以及模块化思想
4. 大量使用装饰器和注解，能快速编写业务代码

服务发现和配置管理

我们选用 Consul 作为我们的服务注册中心，同时也作为动态配置中心。Consul 的优势：

1. 使用 Raft 一致性算法，保证分布式集群各节点状态一致
2. 提供服务注册，服务发现，主动服务状态检查
3. 支持 HTTP、DNS 等协议
4. 提供分布式一致性 KV 存储

焱融云前端微服务架构

在我们的微服务体系中，所有服务被划分了三个层次：

1. 基础设施层，如 MySQL、Memcached、Consul 等第三方成熟组件组成，为业务提供基础服务。
2. 业务服务层：根据业务不同拆分成不同的微服务。
3. 接入层：对外提供服务，如网站，API 接口等。

其中，业务层的服务之间可互相调用且是无状态的；接入层服务之间不可互相调用，不包含业务代码。架构如图所示：

配置管理

在微服务分布式环境下，一个系统拆分成很多个微服务，需要告别手工修改配置的方式，采用集中配置管理的方式提升运维效率。

配置文件主要有运行前的静态配置和运行期间的动态配置两种。静态配置在部署的时候就设置好，动态配置则是在服务运行中调整的系统变量或者业务参数。

我们采用 Consul 的 KV 存储来做动态配置中心，配置修改同步流程如下：

配置修改后，通过定时拉取或者服务监听的方式更新并缓存到本地内存中，供服务使用。

服务集成

在服务集成方面我们开发了 NodeJS 的声明式 Web Service 客户端，方便开发人员在服务之间快速集成。

服务端，我们声明一个 Restful 服务接口：

import { Controller, Get, Param } from '@nestjs/common';

@Controller('/users')
export class UserController {
    @Get('/:userId')
    getUser(@Param('userId') userId: string) {
        return {id: 1, name: 'yanrong'};
    }
}

客户端使用一个微服务接口：

import { Injectable } from '@nestjs/common';
import { Post, Loadbalanced, Param } from '@nestcloud/feign';

@Injectable()
@Loadbalanced('yrcloudfile-user-service')
export class UserClient {
    @Get('/users/:userId')
    getUser(@Param('userId') userId: string): any {
    }
}

服务质量

在服务质量方面，由于服务间调用是跨系统调用，各服务独立运行，所以必须考虑服务的伸缩性和容错性，主要包括以下几点要求：

1. 服务可以平滑的加入和移除，并且可以平滑升级

当服务启动完成的时候通过 Consul 接口注册服务，并将 /health 作为健康检查地址，Consul 每隔 5s 访问 /health，检查服务状态，如果状态是 UP，则 Consul 将服务标记为可用，否则标记为不可用。

当服务关闭的时候，先从 Consul 取消服务注册，再关闭服务。

2. 流量均匀分布在不同的实例上

微服务的基础能力之一就是支持负载均衡，而我们通常所说的负载均衡都是指服务端负载均衡，但是这里指的是客户端负载均衡，我们针对 Consul ，有针对性地开发了一个客户端负载均衡器模块，使之能很好地和我们的声明式客户端结合起来。

和服务端负载均衡不同的是，在客户端负载均衡中，所有的客户端节点都要维护自己要访问的服务端列表，而这些服务端的列表来自注册中心，通过心跳检测来保证列表中的服务节点都是可用的，从而剔除故障的服务节点。当负载均衡收到请求后会按照某种算法（随机，轮询和加权等）从可用的服务列表中取出一台服务端的地址，然后进行转发，如图所示：

3. 能支持接口降级并隔离故障节点

通过封装第三方断路器组件实现接口降级并隔离故障。根据请求的成功数、失败数、超时数、被拒数，其中当失败请求的比例高于某一值时，将会触发断路器工作，请求将会快速失败，不再向后发送，直接调用 fallback 函数返回，避免集群雪崩，之后会开放部分请求进行自我检查，如果服务恢复正常，则断路器会关闭。断路器工作流程如图所示：

总结

以上就是焱融云前端微服务实施的一些实践，充分满足了当前阶段开发需求。我们秉承拥抱变化的态度，对整个体系结构也在持续进行改善和优化，积极推动前端架构的演进，希望能更好地支持YRCloudFile等产品对前端的业务需求。