58.springrain云原生微服务架构
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目标
以前单位主要是外包项目为主,在设计微服务架构时需要满足以下条件
- 技术组件模块化,按需依赖加载
- 对开发人员要求低,2年经验满足业务开发.
- 学习成本低,正常情况2周就要能够上手开发业务.
- 方便开发运维调试,最好是单机调试
- DevOps工具链完善,摆脱人力运维
- 场景灵活,不修改业务代码,可以实现单体,微服务部署模式切换.
- 支持自动化的分布式事务,不写补偿代码.
方案选型
鉴于SpringCloud的组件复杂度,侵入性,不采用.最新的Serverless基本是推翻了现有运维开发体系,目前还处于大厂验证使用阶段,不采用.- Service Mesh 能够利用现在的开发运维体系,把SpringCloud的组件下沉到平台层,业务层基本可以做到无侵入无感知,Istio+K8S黄金搭档,让基础组件和业务分离,采用此方案.
组件选型
软件环节越多,整体技术栈的复杂度就越高,坚持最少组件思想.比如ES即做全文检索又做NoSQL,RocketMQ即处理日志又参与业务.
- Istio和K8S作为基础平台,使用istio集成的组件:EFK,Prometheus,Grafana,Jaeger,Kiali
- CephFS实现分布式文件系统,和K8S对接,解决应用pod漂移之后的数据同步问题.
- MySQL MGR作为数据库集群方案,保障数据库集群安全和读写性能.
- Redis作为分布式缓存和分布式锁.
- RocketMQ作为消息队列,处理流量削峰和日志等异步处理.
- ES做为全文检索和NoSQL引擎.
- Flink作为大数据引擎,使用K8S代替yarn进行资源调度,cephfs代替hdfs,数据落盘到ES,整体脱离Hadoop技术栈,降低开发运维成本.
- GRPC作为服务通讯协议
- Seata作为分布式事务方案
- Sharding-jdbc作为分库分表方案
- springrain作为业务开发平台.
- Jenkins作为代码部署平台
设计实现
说明
springrain实现功能模块拆分,根据业务需要,选择不同的依赖,例如springrain-frame-cache-memory
和 springrain-frame-cache-redis
缓存组件.
根据场景修改Maven打包POM依赖,隔离业务代码的影响
每个业务模块(例如springrain-system)里有service接口
,service实现
,web
三个子模块项目,隔离相互的关联性.service接口
和service实现
对类的命名和路径由严格的规范要求.
通过Maven的POM配置,按需引用依赖的模块.
例如在微服务方式下,服务B
依赖服务A
,服务B
的POM只需要依赖服务A
的service接口
项目,不依赖服务A
的service实现
.如果是单体项目,依赖服务A
的service实现
即可.
实现思路:
- 启动加载springbean时,先检查本地是否有实现,如果没有就启动GRPC远程调用,如果开启了GRPC,就会调用Seata的配置,同时开启分布式事务.(开发人员无感知)
- 基于seata分布式事务实现.支持有注解和无注解(底层记录日志)混合使用.(开发人员无感知)
- 基于K8S的Service实现服务注册和发现,ConfigMap实现配置中心.(开发人员无感知)
- 基于Istio实现微服务的发现,监控,熔断,限流.(开发人员无感知)
限制:
- 接口和实现的命名强制规范.
- 一个RPC接口只能有一个实现.
- 分布式事务,一定要避免A服务update表t,RPC调用B服务,B服务也update表t.这样A等待B结果,B等待A释放锁,造成死锁.
- Service层不可以使用Servlet API,例如 HttpRequest
实现代码
在service mesh,业务系统只需要处理rpc和分布式事务,其他的微服务功能由istio完成.所以重点说下对springrain的设计实现.
根据项目情况,最小只需要springrain做为单体项目裸机运行,不使用k8s和istio及相关组件,把运维成本降到最低;复杂点可以使用Nginx负载GRPC协议,更复杂的就是K8S+Istio了……
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项目启动加载SpringBean
在springrain-grpc-client模块中org.springrain.rpc.springbind.GrpcBeanFactoryPostProcessor 在springbean容器初始化前,会检查业务service的接口和对应实现,如果service有接口也有实现,可以认为是本地模式,不做处理.
如果只有接口没有实现,认为是RCP远程调用,会获取service接口上的RpcServiceAnnotation注解,获取到远程的RCP地址和端口,然后为这个service做一个代理,让spring正常加载代理bean,代理bean再RPC调用远程,返回结果.这样就对业务逻辑代码是透明的,业务逻辑代码只有在运行时,才知道是本地运行还是RPC调用.1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76
if ((!clazz.isInterface()) || (!clazz.isAnnotationPresent(RpcServiceAnnotation.class))) {// 只处理有@RpcService注解的接口 continue; } // 获取实现类名 String classSimpleName = clazz.getSimpleName(); String classImplSimpleName = classSimpleName.substring(1, classSimpleName.length()) + "Impl"; // 实现类的全路径 String rpcServiceImplPath = null; RpcServiceAnnotation rpcServiceAnnotation = clazz.getAnnotation(RpcServiceAnnotation.class); String implpackage = rpcServiceAnnotation.implpackage(); if (StringUtils.isBlank(implpackage)) {//没有指定包路径 // 根据包名规则,组装接口默认实现的class路径,如果类存在,就认为是本机加载,找不到就启用RPC String rpcServiceImplClassName = rpcServiceClassName.replace(".service.", ".service.impl."); rpcServiceImplPath = rpcServiceImplClassName.substring(0, rpcServiceImplClassName.lastIndexOf(".")) + "." + classImplSimpleName; } else { rpcServiceImplPath = basepackagepath + "." + implpackage + "." + classImplSimpleName; } try { Class rpcServiceImplClass = Class.forName(rpcServiceImplPath); if (rpcServiceImplClass != null) { continue; } } catch (Exception e) { logger.error("未找到接口" + clazz.getName() + "的实现类" + rpcServiceImplPath + ",开始RPC调用远程实现"); } // 因为有远程调用的service,设置seata为启用状态. if (org.springrain.frame.util.GlobalStatic.seataGlobalEnable) { if (!org.springrain.frame.util.GlobalStatic.seataEnable) { org.springrain.frame.util.GlobalStatic.seataEnable = true; } } else {// 如果全局禁用seata,就设置为false org.springrain.frame.util.GlobalStatic.seataEnable = false; } String rpcHost = rpcServiceAnnotation.rpcHost(); Integer rpcPort = rpcServiceAnnotation.rpcPort(); String beanName = rpcServiceAnnotation.beanName(); if (rpcHost == null || rpcHost.equals("")) { rpcHost = GlobalStatic.rpcHost; } if (rpcPort == null || rpcPort <= 0) { rpcPort = GlobalStatic.rpcPort; } if (beanName == null || beanName.equals("")) { beanName = clazz.getName(); } // 开始GRPC请求调用 GrpcCommonRequest grpcRequest = new GrpcCommonRequest(); grpcRequest.setClazz(clazz.getName()); grpcRequest.setBeanName(beanName); grpcRequest.setTimeout(rpcServiceAnnotation.timeout()); grpcRequest.setVersionCode(rpcServiceAnnotation.versionCode()); grpcRequest.setAutocommit(rpcServiceAnnotation.autocommit()); // 创建接口实现的GRPC代理类 // Object invoker = new Object(); InvocationHandler invocationHandler = new GrpcServiceProxy<>(rpcHost, rpcPort, grpcRequest); Object proxy = Proxy.newProxyInstance(RpcServiceAnnotation.class.getClassLoader(), new Class[]{clazz}, invocationHandler); // 手动注册 springbean beanFactory.registerSingleton(beanName, proxy);
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事务处理
如果是本地运行,使用本地普通事务,不做任何处理.如果是RPC调用,根据配置,设置开启Seata事务,使用Seata的AT模式,自动回滚,不写补偿事务.1 2 3 4 5 6 7 8
// 因为有远程调用的service,设置seata为启用状态. if (org.springrain.frame.util.GlobalStatic.seataGlobalEnable) { if (!org.springrain.frame.util.GlobalStatic.seataEnable) { org.springrain.frame.util.GlobalStatic.seataEnable = true; } } else {// 如果全局禁用seata,就设置为false org.springrain.frame.util.GlobalStatic.seataEnable = false; }
设置开启事务之后,就会在springrain-frame-dao模块的org.springrain.frame.config.DataSourceConfig类中设置dataSource
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/** * 自定义 dataSource,用户扩展实现 */ @Bean("dataSource") public DataSource dataSource() { DruidDataSource dataSource = new DruidDataSource(); dataSource.setUrl(url); dataSource.setUsername(username);// 用户名 dataSource.setPassword(password);// 密码 // 设置属性 setDataSourceProperties(dataSource); // 如果使用seata if (GlobalStatic.seataEnable) { // 设置seata的datasource代理 DataSourceProxy proxy = new DataSourceProxy(dataSource); // 初始化注册seata RMClient.init(GlobalStatic.seataApplicationId, GlobalStatic.seataTransactionServiceGroup); TMClient.init(GlobalStatic.seataApplicationId, GlobalStatic.seataTransactionServiceGroup); return proxy; } return dataSource; }
使用springrain-frame-dao模块的org.springrain.frame.dao.SeataDataSourceTransactionManager,实现本地事务和Seata的XID绑定,隔离本地事务和Seata事务的切换过程.
使用了Seata代理的DataSource,开启了分布式事务.需要把Seata服务端启动,具体参考Seata的官方文档.
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GRPC调用
没有找到本地service实现的时候,就会开启GRPC调用,通过注册SpringBean的代理类,实现业务代码隔离.
在springrain-grpc-client模块中使用通用的grpcCommonService.proto文件,把请求参数封装成org.springrain.rpc.grpcimpl.GrpcCommonRequest对象,作为序列化参数,放到grpcCommonService通用模板.
在springrain-grpc-server中使用org.springrain.rpc.grpcimpl.CommonGrpcService响应GRPC调用,处理grpc事务,同时把SessionUser这个载体处理好.一般是业务系统只调用第三方系统,只依赖springrain-grpc-client就可以了,如果也提供RPC服务也需要依赖springrain-grpc-server模块,一般都依赖就可以了.
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POM依赖例子
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- 效果演示
从业务代码已经无法感知是本地调用还是GRPC了.
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总结
技术是为管理服务的,管理是为经营服务的.
作为技术管理者,应该注重底层框架的学习成本,扩展,场景适应和技术选型.
Service Mesh (Istio+K8S) 是目前比较优秀的平台解决方案,以上基本做到了小微型项目和大型项目的技术栈统一.
架构中一些参考资料:
文章作者 springrain
上次更新 2020-09-15