CN111935286A - 一种用于软件开发的微服务框架及其构建方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于软件开发的微服务架构及其构建方法,应用于web后端开发框架,包括注册中心,用于记录各个微服务的信息,并提供注册和查询功能;网关,用于提供统一的API路由管理;配置中心模块,用于提供配置动态刷新功能;限流模块,用于通过多个维度来维护框架的稳定,阻止故障的连锁效应;统一认证模块,用于为软件开发提供统一认证服务端Uaa,统一对客户端的请求进行认证和管理;分布式事务模块,用于微服务架构中各个微服务功能之间协作运行,保证数据一致性;统一监控模块,用于管理和监视微服务架构中的应用程序,进行分布式追踪和指标收集。本方案可以为web后端开发框架提供微服务架构,同时提供自定义扩展功能,提高了软件开发的效率。
Description
技术领域
本发明涉及软件开发技术领域,尤其涉及一种用于软件开发的微服务架构及其构建方法。
背景技术
微服务是一个新兴的软件架构,就是把一个大型的单个应用程序和服务拆分为数十个的支持微服务。一个微服务的策略可以让工作变得更为简便,它可扩展单个组件而不是整个的应用程序堆栈,从而满足服务等级协议。微服务应用往往比传统的应用程序更有效地利用计算资源。这是因为它们通过扩展组件来处理性能瓶颈问题,同时开发速度更快且更容易更新。当开发者对一个传统的单体应用程序进行变更时,他们必须做详细的QA测试,以确保变更不会影响其他特性或功能。但有了微服务,开发者可以更新应用程序的单个组件,而不会影响其他的部分。测试微服务应用程序仍然是必需的,但它更容易识别和隔离问题,从而加快开发速度并支持DevOps和持续应用程序开发。
微服务架构有助于新兴的云服务,如事件驱动计算。类似AWS Lambda这样的功能让开发人员能够编写代码处于休眠状态,直到应用程序事件触发。事件处理时才需要使用计算资源,而企业只需要为每次事件,而不是固定数目的计算实例支付。
现有的开发框架在微服务架构的技术集成方面不够全面,且与开发框架的适配性不好,在功能的可扩展性方面和开发技术选择方面不够灵活。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足,提供一种用于软件开发的微服务架构及其构建方法,为web后端开发框架提供微服务架构,与框架的适配性好,技术选择和可扩展性高。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的:
一种用于软件开发的微服务架构,应用于web后端开发框架,包括注册中心模块,用于记录各个微服务的信息,并提供服务注册和查询服务信息功能;
网关模块,用于微服务架构提供统一的API路由管理,并基于Filter链的方式提供网关的安全、监控/埋点和限流功能;
配置中心模块,用于通过bus总线或udp广播的方式为微服务架构提供配置动态刷新功能;
限流模块,用于通过流量控制、熔断降级、系统负载保护等多个维度来维护框架的稳定,并阻止故障的连锁效应;
统一认证模块,用于为软件开发提供统一认证服务端Uaa,统一对客户端的请求进行认证和管理;
分布式事务模块,用于微服务架构中各个微服务功能之间的协作运行,并保证微服务架构的数据一致性;
统一监控模块,用于管理和监视微服务架构中的应用程序,并对其进行分布式追踪和指标收集。
具体的,所述注册中心集成有Eureka服务发现框架和Nacos架构。
具体的,所述网关模块集成有微服务网关Zuul2和Gateway。
具体的,所述配置中心模块集成有Config组件和Nacos架构。
具体的,所述限流模块集成有hystrix和Sentinel两个限流组件。
具体的,所述统一监控模块集成有Admin、Hystrix dashboard、Sleuth、Zipkin、Skywalking等监控组件和应用系统。
一种用于软件开发的微服务架构的构建方法,包括以下步骤:
S1,设计web后端开发框架的基础架构,并根据架构搭建框架的基础功能模块,为框架的微服务提供依赖基础;
S2,设计微服务架构,根据开发需求确定框架需要集成的相组件或应用系统,以及应用架构;
S3,以基础功能模块核心,将微服务功能所需的组件、应用系统和应用架构扩展集成到开发框架中;
S4,微服务功能扩展集成完成后,进行功能测试,无误后对微服务功能并进行封装形成开发框架的微服务功能库。
本发明的有益效果:本方案可以为web后端开发框架提供微服务架构,解决了传统微服务功能与框架的适配性不好的问题,同时为技术开发人员提供微服务相关的自定义扩展功能,进一步提高了软件开发的效率。
附图说明
图1是本发明的微服务架构图。
图2是本发明的方法流程图。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解,现对照附图说明本发明的具体实施方式。
本实施例中,如图1所示,一种用于软件开发的微服务架构,其应用于web后端开发框架,包括注册中心模块,用于记录各个微服务的信息,并提供服务注册和查询服务信息功能;网关模块,用于微服务架构提供统一的API路由管理,并基于Filter链的方式提供网关的安全、监控/埋点和限流功能;配置中心模块,用于通过bus总线或udp广播的方式为微服务架构提供配置动态刷新功能;限流模块,用于通过流量控制、熔断降级、系统负载保护等多个维度来维护框架的稳定,并阻止故障的连锁效应;统一认证模块,用于为软件开发提供统一认证服务端Uaa,统一对客户端的请求进行认证和管理;分布式事务模块,用于微服务架构中各个微服务功能之间的协作运行,并保证微服务架构的数据一致性;统一监控模块,用于管理和监视微服务架构中的应用程序,并对其进行分布式追踪和指标收集。
其中,注册中心集成有Eureka服务发现框架和Nacos架构,网关模块集成有微服务网关Zuul2和Gateway,配置中心模块集成有Config组件和Nacos架构,限流模块集成有hystrix和Sentinel两个限流组件,统一监控模块集成有Admin、Hystrix dashboard、Sleuth、Zipkin、Skywalking等监控组件和应用系统。
本实施例中如图2所示,还提供一种用于软件开发的微服务架构的构建方法,方法包括以下步骤:
步骤1,设计web后端开发框架的基础架构,并根据架构搭建框架的基础功能模块,为框架的微服务提供依赖基础;
步骤2,设计微服务架构,根据开发需求确定框架需要集成的相组件或应用系统,以及应用架构;
步骤3,以基础功能模块核心,将微服务功能所需的组件、应用系统和应用架构扩展集成到开发框架中;
步骤4,微服务功能扩展集成完成后,进行功能测试,无误后对微服务功能并进行封装形成开发框架的微服务功能库。
本实施例中,在进行微服务架构构建时,需要web后端开发搭建相应的基础功能模块,主要包括动态数据源模块、Druid连接池模块、缓存模块、日志管理模块、异步处理模块、全局异常处理模块、ID生成器模块、自动审计模块、分页插件模块和慢查询追踪模块等。在基础功能模块的基础上进行组件功能模块架构设计和相应功能业务逻辑的具体实现。组件功能模块中的各个组件互相独立,但是都依赖于基础功能模块中common包的common-core实现。目前已实现的组件有接口配置组件、文件上传组件、工作流组件、定时任务组件和系统管理组件。
微服务架构的功能以基础功能模块中的app-core模块为核心,其他所有子模块都从app-core扩展而来。
注册中心有2个core,分别是eureka-core和alibaba-core。依赖eureka-core可以实现eureka注册中心,依赖alibaba-core可以实现nacos注册中心。
配置中心有2个core,分别是alibaba-core和config-server-core。依赖alibaba-core可以实现nacos配置中心,依赖config-server-core可以实现config配置中心。
网关有2个core,分别是zuul-core和gateway-core。依赖zuul-core可以实现zuul网关,依赖gateway-core可以实现gateway网关。
限流有2个core,分别是alibaba-core和app-cpre。依赖alibaba-core可以实现sentinel限流,依赖app-core可以实现hystrix限流。
分布式事务直接从app-core实现,实现了seata分布式事务客户端。
统一认证需要依赖uaa-core,uaa-core实现了一个统一认证中心。
监控有3个包,分别是admin-core、hystrix dashboard-core和app-core。依赖admin-core可以实现admin监控,依赖hystrix dashboard-core可以实现hystrixdashboard监控,只使用app-core依赖们可以实现sleuth、zipkin和skywalking监控。
注册中心功能的构建过程中,架构集成了两个注册中心供开发选择:Eureka和Nacos。Eureka偏向于AP,Nacos同时支持AP和CP。框架对两个注册中心都提供了默认配置项,如果需要调整,可以修改application.yml中的内容进行调整。
Eureka是Spring Cloud Netflix 微服务套件中的一部分, 它基于NetflixEureka 做了二次封装, 主要负责完成微服务架构中的服务治理功能。Eureka以 REST API的形式为服务实例提供了注册、管理和查询等操作。
Nacos是阿里巴巴开源的一款支持服务注册与发现,配置管理以及微服务管理的组件。Nacos是集成了注册中心和配置中心的功能,做到了二合一。
网关功能的构建过程中,架构集成了两个网关供开发选择: Zuul(Zuul2版本)和Gateway。这两个网关都是基于异步非阻塞模型上进行开发的,性能方面相差不大。框架对两个网关都提供了默认配置项。如果需要调整,可以修改application.yml里的内容进行调整。
Zuul 是netflix开源的一个API Gateway 服务器, 本质上是一个web servlet应用。Zuul 在云平台上提供动态路由,监控,弹性,安全等边缘服务的框架。Zuul 相当于是设备和 Netflix 流应用的 Web 网站后端所有请求的前门。
Gateway是Spring官方基于Spring 5.0,Spring Boot 2.0和Project Reactor等技术开发的网关,Spring Cloud Gateway旨在为微服务架构提供一种简单而有效的统一的API路由管理方式。Spring Cloud Gateway作为Spring Cloud生态系中的网关,目标是替代ZUUL,其不仅提供统一的路由方式,并且基于Filter链的方式提供了网关基本的功能,例如:安全,监控/埋点,和限流等。
配置中心功能的构建过程中,架构集成了两个配置中心供开发选择:Config和Nacos。Config是Spring Cloud 生态圈的组件,可以和Spring Cloud体系无缝整合。Nacos虽然不是Spring Cloud 生态圈的组件的组件,但是也可以和Spring Cloud结合,框架已经实现了。并且,nacos同时还支持注册中心,做到了二合一。微服务架构在框架中实现了两个配置中心的配置动态刷新,config是结合bus总线实现,Nacos则是通过udp广播的方式。框架对两个配置中心都提供了默认配置项,如果需要调整,可以修改application.yml里的内容进行修改。
限流功能的构建过程中,框架集成了两个限流组件供开发选择:hystrix和Sentinel。其中,Sentinel是和Nacos中的配置中心(Sentinel配置的持久化)结合使用的,而Hystrix则没有限制。Sentinel需要单独部署。框架对2个限流组件都提供了默认的配置项,如果需要调整,可以修改application.yml里的内容进行调整。
Hystrix 是 Netflix 针对微服务分布式系统采用的熔断保护中间件,相当于电路中的保险丝。Hystrix 通过 HystrixCommand 对调用进行隔离,这样可以阻止故障的连锁效应,能够让接口调用快速失败并迅速恢复正常,或者回退并优雅降级。
Sentinel是面向分布式服务框架的轻量级流量控制框架,主要以流量为切入点,从流量控制,熔断降级,系统负载保护等多个维度来维护系统的稳定性。
统一认证功能的构建过程中,架构提供统一认证服务端Uaa给开发直接使用,Uaa可直接部署。在微服务中,所有的App客户端都需要发请求到Uaa进行认证(oauth2 jwt方式)。这部分功能,框架已经做好了封装,开发人员无需开发认证相关代码。Uaa中还提供了用户管理、角色管理、接入系统管理、账号管理等功能,开发人员可以直接做统一用户管理,也无需开发任何代码。
分布式事务功能的构建过程中,架构以Seata为底层实现,提供了分布式事务功能。开发只需要在App中做一些分布式事务的配置,然后在代码中用相应的注解对要实现分布式事务的方法进行标注就可以实现分布式事务。
Seata 是一款开源的分布式事务解决方案,致力于提供高性能和简单易用的分布式事务服务。Seata目前的事务模式有AT,TCC,Saga三种模式,默认即是AT模式,AT本质上是2pc协议的一种实现。
统一监控功能的构建过程中,提供多种监控手段供开发选择,有Admin、Hystrixdashboard、Sleuth、Zipkin、Skywalking。框架对所有监控组件都提供了默认的配置项,如果需要调整,可以修改application.yml里的内容进行调整。
Admin是一个Web应用,用于管理和监视Spring Boot应用程序的运行状态。每个Spring Boot应用程序都被视为客户端并注册到管理服务器。背后的数据采集是由SpringBoot Actuator端点提供。
Hystrix dashboard 是Spring Cloud提供的一个仪表盘(Dashboard),用于Hystrix进行监控断路的情况,从而让开发者监控可能出现的问题。
Sleuth是Spring Cloud提供的分布式系统服务链追踪组件,它在整个分布式系统中能跟踪一个用户请求的过程(包括数据采集,数据传输,数据存储,数据分析,数据可视化),捕获这些跟踪数据,就能构建微服务的整个调用链的视图,这是调试和监控微服务的关键工具。
Zipkin是Twitter基于google的分布式监控系统Dapper(论文)的开发源实现,Zipkin用于跟踪分布式服务之间的应用数据链路,分析处理延时,帮助我们改进系统的性能和定位故障。
Skywalking 是一个APM系统,即应用性能监控系统,为微服务架构和云原生架构系统设计。它通过探针自动收集所需的指标,并进行分布式追踪。通过这些调用链路以及指标,Skywalking APM会感知应用间关系和服务间关系,并进行相应的指标统计。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解,本发明不受上述实施例的限制,上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理,在不脱离本发明精神和范围的前提下,本发明还会有各种变化和改进,这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护的范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (7)
1.一种用于软件开发的微服务架构,应用于web后端开发框架,其特征在于,包括
注册中心模块,用于记录各个微服务的信息,并提供服务注册和查询服务信息功能;
网关模块,用于微服务架构提供统一的API路由管理,并基于Filter链的方式提供网关的安全、监控/埋点和限流功能;
配置中心模块,用于通过bus总线或udp广播的方式为微服务架构提供配置动态刷新功能;
限流模块,用于通过流量控制、熔断降级、系统负载保护等多个维度来维护框架的稳定,并阻止故障的连锁效应;
统一认证模块,用于为软件开发提供统一认证服务端Uaa,统一对客户端的请求进行认证和管理;
分布式事务模块,用于微服务架构中各个微服务功能之间的协作运行,并保证微服务架构的数据一致性;
统一监控模块,用于管理和监视微服务架构中的应用程序,并对其进行分布式追踪和指标收集。
2.根据权利要求1所述的一种用于软件开发的微服务架构,其特征在于,所述注册中心集成有Eureka服务发现框架和Nacos架构。
3.根据权利要求1所述的一种用于软件开发的微服务架构,其特征在于,所述网关模块集成有微服务网关Zuul2和Gateway。
4.根据权利要求1所述的一种用于软件开发的微服务架构,其特征在于,所述配置中心模块集成有Config组件和Nacos架构。
5.根据权利要求1所述的一种用于软件开发的微服务架构,其特征在于,所述限流模块集成有hystrix和Sentinel两个限流组件。
6. 根据权利要求1所述的一种用于软件开发的微服务架构,其特征在于,所述统一监控模块集成有Admin、Hystrix dashboard、Sleuth、Zipkin、Skywalking等监控组件和应用系统。
7.一种用于软件开发的微服务架构的构建方法,其特征在于,包括以下步骤:
S1,设计web后端开发框架的基础架构,并根据架构搭建框架的基础功能模块,为框架的微服务提供依赖基础;
S2,设计微服务架构,根据开发需求确定框架需要集成的相组件或应用系统,以及应用架构;
S3,以基础功能模块核心,将微服务功能所需的组件、应用系统和应用架构扩展集成到开发框架中;
S4,微服务功能扩展集成完成后,进行功能测试,无误后对微服务功能并进行封装形成开发框架的微服务功能库。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20201113 |