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微服务和分布式的基础学识

news 2025/9/18 8:51:20

微服务基础概念

微服务是一种软件架构风格，将单一应用程序划分为一组小型服务，每个服务运行在独立的进程中，通过轻量级机制（如HTTP/REST）通信。每个服务围绕业务能力构建，可独立部署、扩展和技术异构。

微服务的核心特征包括：

单一职责原则：每个服务专注于单一功能
自治性：服务可独立开发、部署和扩展
去中心化治理：允许使用不同技术栈
容错设计：服务故障隔离
演进式设计：支持逐步重构

分布式系统基础

分布式系统由多台计算机通过网络连接，协调完成共同任务。核心特性包括：

并发性：多节点并行处理
缺乏全局时钟：节点间时间同步困难
部分故障：系统可能部分失效
透明性：对用户隐藏分布式特性

分布式系统的CAP定理指出，任何分布式系统最多只能同时满足一致性（Consistency）、可用性（Availability）和分区容错性（Partition tolerance）中的两项。

服务通信机制

微服务间常用通信方式：

同步通信：REST（HTTP+JSON）、gRPC（基于HTTP/2）
异步通信：消息队列（Kafka/RabbitMQ）、事件驱动
服务发现：Consul/Eureka/Nacos实现动态服务定位
API网关：统一入口处理路由、认证和限流

RESTful接口示例：

@RestController
@RequestMapping("/orders")
public class OrderController {@GetMapping("/{id}")public Order getOrder(@PathVariable String id) {// 实现逻辑}
}

数据一致性方案

分布式事务处理模式：

两阶段提交（2PC）：协调者管理事务提交过程
补偿事务（TCC）：Try-Confirm-Cancel模式
Saga模式：长事务分解为本地事务序列
事件溯源：通过事件日志重建状态

Saga实现示例：

def create_order_saga():try:reserve_items()process_payment()complete_order()except Exception:compensate_payment()restore_inventory()

容错与弹性设计

常见容错模式：

熔断器模式：Hystrix/Sentinel实现故障隔离
限流：令牌桶/漏桶算法控制流量
降级：故障时提供基本功能
重试：指数退避策略处理临时故障

熔断器配置示例：

hystrix.ConfigureCommand("my_command", hystrix.CommandConfig{Timeout:               1000,MaxConcurrentRequests: 100,ErrorPercentThreshold: 25,
})

服务监控与可观测性

关键监控维度：

指标（Metrics）：Prometheus收集QPS、延迟等数据
日志（Logging）：ELK栈实现集中日志管理
追踪（Tracing）：Jaeger/Zipkin实现分布式追踪
健康检查：Kubernetes存活/就绪探针

PromQL查询示例：

http_requests_total{status=~"5.."} rate(5m)

容器化与编排技术

部署方案：

Docker：轻量级容器打包应用
Kubernetes：自动化部署、扩展和管理
Service Mesh：Istio/Linkerd处理服务间通信
CI/CD：GitOps实现持续交付

Kubernetes部署描述示例：

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:name: order-service
spec:replicas: 3selector:matchLabels:app: ordertemplate:metadata:labels:app: orderspec:containers:- name: orderimage: registry/order:v1.2ports:- containerPort: 8080

领域驱动设计应用

微服务划分原则：

界限上下文：识别业务领域边界
充血模型：业务逻辑集中在领域层
防腐层：隔离外部系统影响
CQRS模式：读写分离架构

领域事件示例代码：

public class OrderCreatedEvent : IDomainEvent 
{public Guid OrderId { get; }public DateTime OccurredOn { get; }public OrderCreatedEvent(Guid orderId) {OrderId = orderId;OccurredOn = DateTime.UtcNow;}
}