分布式微服务之间的调用(理论部分)

前言

分布式系统,或者叫做微服务(其实微服务就是分布式系统理论的一种实现,由不同厂商进行技术实现落地,比如说大名鼎鼎的springcloud,本文就是基于springcloud进行讨论),之间通信,其实都是基于http协议的在网络应用层之间的通信,就是我们经常说的调接口。既然基于http协议,那么调用接口方和提供服务方都得实现基于http协议的相关功能(比如说客户端的httpclient和服务提供端的servlet),如果这些都由开发人员实现(其实在很久以前,这些真的是由开发程序员实现的,比如说在很久远的代码里,可以看到不同实现的httpclient和许多的servlet,笔者就曾经写过),那么必会造成多余的开发工作量,因为我们除了写业务代码外,还需要“造轮子”。

但是现在,这些工作都由开源框架提供实现,也可以说现在的框架越来越完善,而程序员越来越懒,越来越容易。但话又说回来,复杂功能全的框架虽然带来便利性,但如果不知道其中的原理,用起来遇到问题,是解决不了的,还是需要阅读源码,这也是为什么bat大厂要求面试者有阅读spring等开源框架源码的能力(源码是最好的文档)。

哎呀,扯远了,微服务系统间的调用,可以按照不同的标准进行分类,但本文只按照实时和异步进行分类,即

实时调用:一次http请求,有请求报文和返回报文,并设置有超时时间,在设置的超时时间之内实现请求和返回的通信

异步调用:通过消息中间件进行消息缓存,请求方无法实时得到返回消息

无论是实时调用,还是异步调用,都是系统间通信的方式,或者统称为rpc(Remote Procedure Call)调用(有人说异步调用不属于rpc调用,其实这是不对的,因为很多消息中间件提供了rpc调用的实现,比如说rabbitMQ)rpc调用直译过来是远程过程调用,就是像调用本地方法一样调用远程系统提供的服务。springcloud提供了一系列的组件来实现微服务间的rpc调用,比如说ribbon,feign等。异步调用虽然也可以用消息中间件提供的rpc组件实现rpc,但我们不推荐这样,所以,如果基于这个原则,也可以说,rpc调用就是系统间实时的接口调用。那么,下文的rpc调用指的就是实时接口调用。

RPC实时接口调用

实现rpc理论的开源或非开源厂商有很多,如阿帕奇的axix和cxf,他们都是基于http+xml进行系统间通信。在springcloud技术体系下,我们使用的是客户端负载均衡组件ribbon,声明式WebService客户端feign。ribbon主要的工作是客户端负载均衡,与服务端负载均衡(如nginx)不同的是,负载均衡策略是由客户端决定的,eureka只是一个注册中心;feign实现了rpc调用中的是像调用本地方法一样调用远程系统提供的服务,即面向服务的架构,我们掉的不是http接口,而是“本地”方法。

那么,实时调用在微服务中的应用大多是查询调用。因为系统间接口调用,无非就是增删改查,即http的那几个get,post,put,delete方法。增删改,我们称之为写调用,查称之为查询调用。查询调用讲究的是实时性,因为不涉及到数据库事务或者系统级事务(指的是分布式事务),响应时间应该比较短,可以实时返回(有很多查询接口调用,逻辑很复杂,比如需要从多个数据源进行取数,然后在进行大量数据加工,对于这种情况属于特殊情况,需特殊对待)。这种实时调用接口处理起来是最简单的。

异步调用

大多数的写调用都是用异步调用实现的。因为写操作是业务系统开发遇到的最难处理的问题。众多难点中的最大的难点就是分布式事务,CAP的三选二理论(Eureka是AP的)。异步调用可以实现柔性事务,即我们保证最终一致性就可以了,即CAP中的C,我们不保证,但在业务层面,最终是C的,就可以了,反正业务也能容忍。除非这个业务链条必须保证C,那么就要想一想,在设计的时候,拆成微服务是否合适。

异步调用,我们也可以不用消息中间件进行实现,用一种叫做“通知”接口的rpc调用,“通知”下游系统,下游系统在接受到“通知”后,只做轻量级的入库操作,然后立刻返回收到“通知”的返回报文,那么上游系统再开启一个定时任务进行轮询,查看该业务链条的实时状态。其实这个“通知”接口就是替代了一部分的消息中间件的功能:解耦。所以我们不推荐,这种方式是自己造轮子,而且还造了个功能不全的轮子,属于出力不讨好。

我再在实际业务场景中,使用这种通知接口就遇到过问题,当时是系统压力过大,导致连通知接口都超时了,上游系统认为下游系统有问题,就重新发起通知,结果业务出现重复。大家也可能会说,出现重复是因为你的通知接口没有实现幂等,的确,这是个问题,但在系统压力过大的时候,下游系统为什么还要响应上游系统的通知请求?

上一个案例的问题消息中间件就能提供解决方案,流量削峰。下面我们总结一下消息中间件对分布式系统带来的特点

解耦

耦合与内聚是我们设计系统中常常面对的问题,我们将设计系统时要降低耦合,提高内聚。这是个很大的话题,我们仅讨论消息中间件带来的系统间通信解耦,那么系统间通信耦合大概有这些:

时间耦合:客户端和服务端必须同时上线才能工作。发消息时,接受消息队列必须运行,但后台处理程序暂时不工作也不影响。

容量耦合:客户端和服务端的处理容量必须匹配。发消息时,如果后台处理能力不足也不要紧,消息队列会起到缓冲的作用。

发送方式耦合:RPC是点对点方式,需要知道对方是谁,它的好处是能够传回返回值。消息既可以点对点,也可以用广播的方式,这样减少了耦合,但也使返回值比较困难。

对于时间耦合我们将实时请求和返回,变成发送消息后等待。对于实时接口返回,可能这种等待会令人不安,因为这时会出现业务状态为未明状态,即不知道到底发生了什么。但这正是分布式系统在AP下带来的问题,因为在AP下我们允许事务的不一致性,也就是说,这种未明状态在业务逻辑上是可以容忍的,在设计业务系统的时候要考虑到。但我们也不能死等下游系统的返回消息(说不定该请求消息不翼而飞了,因为消息中间件是有丢消息的可能的),这时就需要一个定时任务出马了,定时任务按照超时时间差发起查询,根据实时查询的结果进行处理该条业务。但如果超过了约定的最终超时时间(下游系统即没给返回消息,查询接口也没查到),那么可以考虑再发起一个新的请求消息(这时必须保证幂等),或者人工介入。

那么容量耦合就很好理解了,这个就是上面提到的生产问题的解决方案。消息队列,可以让消息发送方和消息接收方都变为主动,上游系统自己决定是否发送消息,下游系统决定是否消费消息(我不消费,就让他堵在mq里呗,但时间不能过长,要不然mq也撑不住)下游系统可以根据自己系统的负载情况,决定开多少个消费线程,甚至是停掉消费监听。

发送方式耦合,rpc调用,ribbon选择一个它从eureka上拿到的点,进行http请求,实时返回。所以说要知道对方是谁,它是否在线,还要处理实时返回后的处理等。但引入消息异步后,只需要定义消息格式,routingKey即可,发了就不管了,谁要消费谁新建队列挂上去就行。即原来发送方式需要脸对脸,现在不需要了。但是得不到实时的返回值。

柔性事务支持

待完善。。。。

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