寫在前面

當(dāng)前，傳統(tǒng)企業(yè)的IT系統(tǒng)以單體架構(gòu)為主，在面對互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)的沖擊時，系統(tǒng)架構(gòu)的性能瓶頸逐漸顯現(xiàn)。云計(jì)算、Docker、DevOps、持續(xù)交付等概念的深入人心，以Spring Cloud為代表的微服務(wù)框架日漸興起，微服務(wù)架構(gòu)成為傳統(tǒng)IT架構(gòu)轉(zhuǎn)型的集中趨勢。

在微服務(wù)化的行業(yè)洶涌浪潮里，騰訊云歷經(jīng)五年磨礪，整合外部開源框架和內(nèi)部PaaS平臺，完成了王者榮耀全球同服的毫秒級延時和春節(jié)紅包的高并發(fā)交易等性能需求，以日5萬億次的驚人調(diào)度次數(shù)，支撐騰訊內(nèi)部海量業(yè)務(wù)的構(gòu)建與發(fā)展。

微服務(wù)改造的核心思想，指通過IT架構(gòu)的微服務(wù)化，將復(fù)雜的單體架構(gòu)，重組為小而美的獨(dú)立服務(wù)，從而降低系統(tǒng)的復(fù)雜性，讓企業(yè)更便捷的構(gòu)建基于云計(jì)算的大規(guī)模分布式架構(gòu)。

本文結(jié)合騰訊云微服務(wù)架構(gòu)體系的構(gòu)建原理、技術(shù)選型和改造實(shí)踐，為你講講如何解決微服務(wù)部署、實(shí)施、監(jiān)控余位中面臨的難題。

傳統(tǒng)企業(yè)IT架構(gòu)面臨的痛點(diǎn)

單體架構(gòu)通常在一個歸檔包里容納了所有功能的應(yīng)用程序，整個項(xiàng)目包含的模塊種類繁雜，模塊邊界界定模糊，每個模塊之間具有強(qiáng)耦合性，項(xiàng)目復(fù)雜。大多數(shù)傳統(tǒng)企業(yè)在上云的過程中，由于單體架構(gòu)的固定屬性，會面臨著 IT系統(tǒng)復(fù)雜、升級迭代慢、運(yùn)維擴(kuò)展性差、海量用戶支撐能力薄弱、數(shù)據(jù)孤島等一系列問題。

如傳統(tǒng)企業(yè)在做電子政務(wù)、智能零售、工業(yè)4.0等智能化轉(zhuǎn)型，或者想要開發(fā)人臉識別/支付系統(tǒng)、關(guān)聯(lián)小程序等熱門應(yīng)用時，應(yīng)用體系的改變以及用戶量級的爆發(fā)式增長，都會對單體系統(tǒng)的性能瓶頸會提出極大的挑戰(zhàn)。

不同于構(gòu)建單一、龐大的應(yīng)用，微服務(wù)架構(gòu)以小型服務(wù)的方式開發(fā)獨(dú)立應(yīng)用系統(tǒng)，將應(yīng)用拆分為一套小且互相關(guān)聯(lián)的服務(wù)，每個小型服務(wù)都運(yùn)行在自己的進(jìn)程中，各服務(wù)之間采用HTTP資源API輕量的機(jī)制進(jìn)行通信。相對于單體架構(gòu)，微服務(wù)體系在迭代速度、系統(tǒng)吞吐量、擴(kuò)展性以及技術(shù)棧的多樣性上均有明顯的優(yōu)勢。

由于單體架構(gòu)的缺陷日益明顯，越來越多的公司采用微服務(wù)架構(gòu)范式構(gòu)建復(fù)雜應(yīng)用。但在微服務(wù)的部署實(shí)施過程中，亦存在著架構(gòu)與運(yùn)維復(fù)雜、部署實(shí)施難度較高、問題定位困難等挑戰(zhàn)。

• 運(yùn)維要求較高。 更多的服務(wù)意味著更多的運(yùn)維投入，單體架構(gòu)中只需要保證一個應(yīng)用的正常運(yùn)行；而在微服務(wù)中，需要保證幾十甚至幾百個服務(wù)的正常運(yùn)行與協(xié)作；
• 分布式固有的復(fù)雜性。 使用微服務(wù)構(gòu)建的是分布式系統(tǒng)，對于一個分布式系統(tǒng)，系統(tǒng)容錯、網(wǎng)絡(luò)延遲、分布式事務(wù)等對于開發(fā)者而言都是巨大的挑戰(zhàn)；
• 接口調(diào)整成本高。 微服務(wù)之間通過接口進(jìn)行通信，如果修改某個微服務(wù)的API，可能所有使用了該接口的微服務(wù)都需要做調(diào)整；
• 重復(fù)勞動。 很多服務(wù)可能都會使用到相同的功能。而這個功能并沒有達(dá)到分解為一個微服務(wù)的程度，這個時候，可能各個服務(wù)都會開發(fā)這一功能，導(dǎo)致代碼重復(fù)。

騰訊云微服務(wù)架構(gòu)體系及其技術(shù)選型策略

互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)的微服務(wù)轉(zhuǎn)型經(jīng)驗(yàn)，可為傳統(tǒng)行業(yè)開發(fā)者提供經(jīng)驗(yàn)參考。騰訊云基于自身的海量業(yè)務(wù)需求，通過IT架構(gòu)的微服務(wù)化，將緊耦合的塔式架構(gòu)，重組為小而簡的獨(dú)立服務(wù)系統(tǒng)，打磨出一套可用的微服務(wù)架構(gòu)平臺和微服務(wù)構(gòu)建方法論，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)之間解耦和技術(shù)棧獨(dú)立，允許低成本試錯，使團(tuán)隊(duì)迭代更敏捷。

微服務(wù)構(gòu)建的五大核心要素

微服務(wù)構(gòu)建的初衷不外乎實(shí)現(xiàn)敏捷迭代、靈活擴(kuò)展、服務(wù)復(fù)用三大功能，騰訊云在構(gòu)建微服務(wù)的過程提煉出了以下五大方法論：

• 在線協(xié)同： 對外的API文檔就是一份公共的說明，常有發(fā)布新的不兼容接口，因此，如何跨團(tuán)隊(duì)協(xié)同、通知至關(guān)重要，這方面需要通過swagger UI做在線的接口定義，以此公共契約；
• 部署原則： 在真實(shí)環(huán)境里，Docker應(yīng)用還未完全普及，服務(wù)的部署耗時費(fèi)力�？梢試L試提供批量的自動化工具，做微服務(wù)獨(dú)立打包，批量的部署，包括啟動、停止、升級、回滾、下線等操作 ；
• 拆分原則： 如常見的線上房地產(chǎn)交易門戶商品中心，包含運(yùn)營相關(guān)的子系統(tǒng)如二手房推薦系統(tǒng)等，服務(wù)拆分得過細(xì)會帶來不必要的分布式事務(wù)、調(diào)用環(huán)節(jié)冗長等問題。各系統(tǒng)的拆分原則上可強(qiáng)調(diào)“抓大放小”；
• 數(shù)據(jù)扁平化： 服務(wù)升級過程中，要注重?cái)?shù)據(jù)模型的統(tǒng)一。首先，各微服務(wù)的數(shù)據(jù)層要允許有完善的權(quán)限管理系統(tǒng)，支持多種數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)清洗、數(shù)據(jù)同步等，便于業(yè)務(wù)高效地挖掘數(shù)據(jù)的價值 ；
• 漸進(jìn)性架構(gòu) ：大多企業(yè)和開發(fā)者很難從一開始高瞻遠(yuǎn)矚 ，規(guī)劃處3、5年不變的微服務(wù)架構(gòu)，因此，需要有長期的演進(jìn)迭代以及小規(guī)模團(tuán)隊(duì)維護(hù)，允許小團(tuán)隊(duì)技術(shù)棧獨(dú)立，來擁抱業(yè)務(wù)團(tuán)隊(duì)的快速試錯。

騰訊云微服務(wù)中間件TSF框架解析

TSF分布式框架，歷經(jīng)騰訊內(nèi)部最嚴(yán)苛、最復(fù)雜的生產(chǎn)級環(huán)境打磨，基于上述方法論，對其中核心性能的提煉，形成了一套具備無限擴(kuò)展、高性能、高可靠的一站式微服務(wù)架構(gòu)解決方案，可以為云計(jì)算開發(fā)者提供極具價值的經(jīng)驗(yàn)參考。

如下圖為騰訊云微服務(wù)中間件TSF一站式解決方案，最底層是云基礎(chǔ)資源平臺，包括云服務(wù)器、云數(shù)據(jù)庫、云存儲和專線加速幾大模塊，用作數(shù)據(jù)的存儲和調(diào)用；同時，作為圍繞微服務(wù)的PaaS平臺，TSF服務(wù)框架底層也融合了騰訊云內(nèi)部大量的中間件服務(wù)，提供企業(yè)云化架構(gòu)所必需的消息隊(duì)列、Kafka、負(fù)載均衡、API 網(wǎng)關(guān)、全局配置服務(wù)等全套中間件。

在此之上，TSF支持應(yīng)用的全生命周期管理功能，如對于虛擬機(jī)應(yīng)用，提供代碼包打包上傳，批量發(fā)布、變更，版本切換等產(chǎn)品生命周期功能；對于火熱的Docker應(yīng)用，提供基于行業(yè)主流編排框架Kubernetes的全流程自動化持續(xù)集成和持續(xù)交付。

對于已經(jīng)在使用 Dubbo 框架的用戶，可以通過修改 pom.xml 中的依賴，平滑地遷移到TSF。其中，Dubbo存量系統(tǒng)遷移方式包含兩種：

1. 將業(yè)務(wù)發(fā)布包中的dubbo-registry-zookeeper.jar包替換為tsf-registry-consul.jar包；
2. 修改dubbo配置項(xiàng)：adress部分替換成騰訊云提供的url即可使用騰訊TSF服務(wù)。

<dubbo:registry id="×××1" address="×××://ip:port":/> <!--定義注冊中心-->

另外，在微服務(wù)運(yùn)行與治理框架方面，TSF為應(yīng)用提供了自動注冊、發(fā)現(xiàn)、治理，隔離，調(diào)用分析等一系列微服務(wù)治理能力，用以屏蔽微服務(wù)系統(tǒng)帶來的復(fù)雜度。整個TSF框架基于 Spring Cloud，支持分布式服務(wù)發(fā)布與注冊、服務(wù)調(diào)用、服務(wù)鑒權(quán)、服務(wù)降級、服務(wù)限流、配置管理、調(diào)用鏈跟蹤等功能。

TSF微服務(wù)框架技術(shù)選型策略

• RPC高性能服務(wù)框架

TSF基于Spring Cloud生態(tài)，提供標(biāo)準(zhǔn)restful服務(wù)框架，同時，鑒于分布式服務(wù)框架對性能和可靠性等能力具有極高的要求，騰訊云TSF在設(shè)計(jì)之初，就基于gRPC提供高性能RPC服務(wù)框架，系統(tǒng)地考慮了分布式服務(wù)發(fā)現(xiàn)、路由管理、安全、負(fù)載均衡等細(xì)節(jié)問題，滿足100萬+QPS的服務(wù)壓力。

如上圖所示，TSF 服務(wù)注冊發(fā)現(xiàn)包括三個角色，服務(wù)提供者，服務(wù)調(diào)用者和服務(wù)注冊中心。服務(wù)提供者和服務(wù)調(diào)用者將地址信息注冊到服務(wù)注冊中心，并從服務(wù)注冊中心獲取所有注冊服務(wù)的實(shí)例列表。TSF 使用 Consul 作為服務(wù)注冊中心，提供金融級別的兩地三中心容災(zāi)部署能力。

• 構(gòu)建可視化控制臺

應(yīng)用是TSF管理的基本單位，支持Java jar包，docker鏡像及其他語言應(yīng)用（通過service mesh）等，一個應(yīng)用下面通常包含了多臺機(jī)器，TSF提供了完整的可視化控臺，完善應(yīng)用的生命周期管理機(jī)制，對分布式系統(tǒng)應(yīng)用進(jìn)行發(fā)布和管理，減少部署時間，提升部署效率。

在 TSF 控制臺上，可以設(shè)置自定義 JVM 參數(shù)。TSF 將每次操作記錄下來，用戶可以在應(yīng)用的變更記錄頁面中查看和搜索變更記錄。

1. 通過控制臺發(fā)布應(yīng)用，包括創(chuàng)建、部署、啟動應(yīng)用，也支持查看應(yīng)用的部署狀態(tài)。
2. 通過控制臺管理應(yīng)用，包括回滾應(yīng)用、手動擴(kuò)容、縮容、刪除應(yīng)用。

• 全鏈路調(diào)用跟蹤

在監(jiān)控層面，TSF采取的策略是通過全鏈路調(diào)用跟蹤技術(shù)打造一站式監(jiān)控平臺，以可視化的形式，準(zhǔn)確掌握平臺各項(xiàng)指標(biāo)。具體實(shí)現(xiàn)如下圖，通過對日志埋點(diǎn)的收集和分析，得到一次請求在各個服務(wù)間的調(diào)用鏈關(guān)系，幫助梳理應(yīng)用的請求入口與服務(wù)的調(diào)用來源、依賴關(guān)系。當(dāng)遇到請求耗時較長的情況，通過調(diào)用鏈分析調(diào)用瓶頸，快速定位異常。

監(jiān)控方面包括 IaaS 基礎(chǔ)監(jiān)控和應(yīng)用監(jiān)控。IaaS 基礎(chǔ)監(jiān)控的指標(biāo)有實(shí)例 CPU、內(nèi)存、網(wǎng)絡(luò)和磁盤等，應(yīng)用監(jiān)控的指標(biāo)包括應(yīng)用的QPS, 請求時間和請求出錯率等。

分布式調(diào)用鏈分析包括調(diào)用鏈查詢和調(diào)用鏈詳情。調(diào)用鏈查詢用于查看系統(tǒng)中的調(diào)用鏈路狀態(tài)，尤其是慢業(yè)務(wù)和出錯業(yè)務(wù)，避免后端雪崩；調(diào)用鏈詳情是為了定位在分布式鏈路調(diào)用過程中每個環(huán)節(jié)的耗時和異常，用戶可以根據(jù)時間范圍和服務(wù)名等條件來查詢一組調(diào)用鏈，有助于提前發(fā)現(xiàn)架構(gòu)的瓶頸點(diǎn)。

• 自研TDTS分布式事務(wù)服務(wù)

金融場景下，對數(shù)據(jù)一致性有著嚴(yán)苛要求，通常一筆交易將會跨多個業(yè)務(wù)集群。TSF采用自研分布式事務(wù)服務(wù)中間件TDTS，基于 TCC 模式，提供無業(yè)務(wù)侵入性、無改造數(shù)據(jù)庫改造成本的最終一致性中間件，保證每一筆交易可靠達(dá)成。

TCC模式通過應(yīng)用層的兩階段提交，可以解決數(shù)據(jù)庫的兩階段并發(fā)性能差、數(shù)據(jù)庫對XA協(xié)議的支持可能不完善、以及部分情況下主業(yè)務(wù)系統(tǒng)智能間接操作數(shù)據(jù)庫等問題。其實(shí)現(xiàn)原理是先執(zhí)行 try, 再執(zhí)行 confirm；若 try 失敗，則執(zhí)行cancel。具體事務(wù)執(zhí)行流程如下：

1. 依次調(diào)用從業(yè)務(wù)系統(tǒng)的 Try 接口；
2. 若 Try 階段成功，則依次調(diào)用從業(yè)務(wù)系統(tǒng)的 Confirm 接口；
3. 若在 Try 階段出現(xiàn)失敗，則調(diào)用從業(yè)務(wù)系統(tǒng)的 Cancel 接口，對 Try 接口的操作進(jìn)行恢復(fù)；
4. 若在 Confirm 階段出現(xiàn)失敗，則重試，設(shè)置重試次數(shù)。若重試仍然失敗，則需要事后處理；
5. 若調(diào)用 Cancel 接口失敗，也進(jìn)行重試操作；

這里，值得一提的是，TSF 可以與騰訊云多款成熟中間件產(chǎn)品打通，包括騰訊云 API Gateway、消息隊(duì)列 CMQ 、CKafka 等。騰訊云微服務(wù) API Gateway 通過建立路徑到微服務(wù)ID的映射方式，用以提供負(fù)載均衡、熔斷等能力。

TSF在傳統(tǒng)企業(yè)的微服務(wù)改造實(shí)踐

騰訊云的TSF分布式微服務(wù)框架雛形可追溯至2013年，其初期以Devops服務(wù)系統(tǒng)的形式，支撐了包括財(cái)付通、騰訊游戲、手機(jī)QQ等內(nèi)部核心業(yè)務(wù)的架構(gòu)升級。2017年，騰訊云整合內(nèi)部微服務(wù)體系，提煉出了具備金融級容災(zāi)能力，高性能、高可靠的微服務(wù)解決方案，幫助傳統(tǒng)企業(yè)快速解決在微服務(wù)改造過程中遇到的問題。此處以某房地產(chǎn)為例，簡單講述TSF在傳統(tǒng)企業(yè)的微服務(wù)改造實(shí)踐。

傳統(tǒng)房地產(chǎn)企業(yè)面臨的問題

傳統(tǒng)房地產(chǎn)企業(yè)在互聯(lián)網(wǎng)轉(zhuǎn)型升級過程中，IT系統(tǒng)架構(gòu)極為復(fù)雜。因?yàn)閱误wIT架構(gòu)的固有屬性，其IT子系統(tǒng)各自為戰(zhàn)，標(biāo)準(zhǔn)不一，無法相互通信，如會員信息、訂單信息、消費(fèi)者行為記錄等多套系統(tǒng)鏈接分散，一旦涉及到業(yè)務(wù)變更情況，經(jīng)常數(shù)百人加班參與，對后續(xù)的系統(tǒng)迭代帶來了巨大挑戰(zhàn)。

國家新型化城鎮(zhèn)化規(guī)劃出臺后，“城市配套服務(wù)商”的戰(zhàn)略一時引發(fā)熱潮，圍繞系列新業(yè)務(wù)，包括：裝修、社區(qū)教育、酒店、商辦（寫字樓）、長租公寓、養(yǎng)老地產(chǎn)、物流地產(chǎn)等系統(tǒng)協(xié)同發(fā)展，此時，傳統(tǒng)的IT架構(gòu)顯然已經(jīng)無法滿足新的業(yè)務(wù)發(fā)展需求。

騰訊云TSF微服務(wù)改造方案

騰訊云在原有的IT系統(tǒng)上，梳理出關(guān)鍵模塊和關(guān)鍵資源，同時，在云中間件的平臺上，搭建了系列抽象出來的中間件系統(tǒng)，包括負(fù)載均衡、API網(wǎng)關(guān)服務(wù)、分布式配置、分布式事務(wù)、消息列隊(duì)服務(wù)、分布式數(shù)據(jù)庫以及騰訊云的IaaS能力，將獨(dú)立的IT系統(tǒng)通過微服務(wù)的方式進(jìn)行管理，對于關(guān)鍵資源通過合并調(diào)用減少調(diào)用冊數(shù)，對于非關(guān)鍵資源同步異化處理，減少實(shí)施強(qiáng)依賴。

通過微服務(wù)改造，將房地產(chǎn)的業(yè)務(wù)拆分成一手房銷售系統(tǒng)、土地拍賣系統(tǒng)、營銷包裝系統(tǒng)與認(rèn)籌系統(tǒng)，每個系統(tǒng)底下都有自己獨(dú)立的運(yùn)行進(jìn)程，各系統(tǒng)之間通過輕量級的方式進(jìn)行通信，每個系統(tǒng)獨(dú)立而又相互連接。

此時，可以在公有云或者其他小程序上，根據(jù)自身業(yè)務(wù)需求，開發(fā)出新的應(yīng)用或者系統(tǒng)如管家微信小程序、在線家政預(yù)約服務(wù)等，因?yàn)槊總�系統(tǒng)的運(yùn)行相互獨(dú)立，新的應(yīng)用即便呈現(xiàn)爆發(fā)式增長，也不會影響其他模塊的運(yùn)行。

據(jù)悉，通過搭建分布式微服務(wù)中間件TSF，該房地產(chǎn)的IT系統(tǒng)在80天內(nèi)完成微服務(wù)架構(gòu)改造上線，版本迭代平均周期從一個月變?yōu)閮芍? 當(dāng)有新應(yīng)用時，可以快速上線互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用。目前，系統(tǒng)每天能夠穩(wěn)定處理超過5000萬次的系統(tǒng)查詢，超過1000萬次的訂單落地。

當(dāng)然，這個項(xiàng)目的整體改造過程并非一蹴而就，前期主要是將一些核心系統(tǒng)遷移，當(dāng)完成主體架構(gòu)搭建后，后期再根據(jù)需求進(jìn)行適當(dāng)?shù)牡�代和更新�?/p>

因此，對于傳統(tǒng)企業(yè)的微服務(wù)架構(gòu)引入策略上，建議在開始時可以考慮引入部分合適的微服務(wù)架構(gòu)原則，對已有系統(tǒng)進(jìn)行改造或新建微服務(wù)應(yīng)用，然后逐步探索及積累微服務(wù)架構(gòu)經(jīng)驗(yàn)，而非全盤實(shí)施微服務(wù)架構(gòu)。

 

來自：http://www.infoq.com/cn/news/2018/02/deep-interpretation-TSF-cloud-mi

 

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