微服务的进程间通信(IPC)

微服务的进程间通信(IPC)

本文介绍了几种典型的微服务间通信方式，并提供了几种相应的实现方式。

译自：Microservice IPC

微服务的进程间通信架构图：

术语

IPC：进程间通信

MSA：微服务架构

概述

服务间通信包含两大类：

基于同步请求/响应的通信，如REST，gRPC
基于异步消息的通信，如AMQP或STOMP

通信视角

视角 #1

一对一通信
一对多通信

视角 #2

同步通信
异步通信

一对一通信类型

请求/响应通信
异步请求响应
单方面通知

一对多通信类型

发布/订阅
发布/异步响应

APIs

服务API是服务端和客户端之间的合约。

理想情况下，首先应该定义服务的接口，然后再实现服务

服务APIs使用版本语法来命名APIs的版本。版本语法包含三个部分：MAJOR.MINOR.PATCH。

消息格式

IPC的本质是消息的交互。消息有两种格式：文本格式和二进制格式。

文本格式：JSON，XML
二进制格式：Avro，Protobuf和Thrift

在实现时必须注意消息格式的跨语言协作，因此不推荐使用JavaSerializer。

RPC

远程调用服务的方法，但对调用者来说，就像使用本地方法一样。

流程：

客户端的业务逻辑调用RPI代理接口
RPI代理通过网络调用RPI服务，即调用服务端的业务逻辑
服务端将结果返回给RPI代理，最终由RPI代理返回给客户端的业务逻辑。

REST

REST是一种理念，而非协议。REST用到了HTTP。

REST的一个主要理念是资源，它代表一个单独的业务实体，如Movie，Customer等，或一个对象集合。

REST使用HTTP verb来操作资源，如：

POST /movies : Create a movie
PUT /movies : Update a movie
GET /movies : Get all movies
GET /movies/{movieId} : Get a movie

gRPC

gRPC是一个基于二进制的消息协议，因此必须优先处理API(定义API)。首先使用IDL定义接口，然后编译生成期望语言的客户端和服务端stubs。

断路器

是一个RPI代理，用于在连续发送的错误超过一定阈值时，在一定时间内拒绝调用。

常用的断路器库如下：

Netflix Hystrix ( Java )
Polly ( .Net )
Hystrix Go (Go lang)

API通信的健壮性

为了构建同步通信的健壮性，需要考虑如下模式：

网络超时
重试
断路器
回滚
可靠性测试

服务发现

问题

服务A需要通过API调用服务B，因此服务A需要知道服务B的地址。

传统方式

最简单的方式是静态配置实例的网络地址，这样调用者可以在配置文件中指定该地址。

传统方式的问题

现在，由于在自动扩容、失败和升级时会动态创建服务实例，并为实例动态分配网络位置，因此引出了服务发现的需求。

服务发现

服务发现的概念非常简单，最主要的组件是服务注册表，存储了应用服务实例的网络位置。

服务发现的两种主要实现方式：

服务端和客户端直接与服务注册表交互
通过部署平台(如kubernetes)进行交互

服务发现模式：

自注册
客户端发现
服务端发现

异步消息

基于消息的应用通常会使用一个消息代理(broker)，作为服务间的中间人。另一种方式是使用无消息代理架构。

概念

发送端会向一个channel写入消息，接收者会从该channel中读取消息。

消息

消息包含首部和消息体。

首部是一个键值对集合，此外还包含一个唯一消息Id(来自发送端或由消息基础设施生成)。

消息体包含需要发送的数据。

消息类型

文档
目录
事件

Channels

消息通过channel进行交互。channel有两种类型：

点到点channel
发布订阅channel

异步通信实现

异步请求响应

发布订阅

无消息代理

服务可以直接进行交互
ZeroMQ就是一个典型的无消息代理技术

基于消息代理的通信

消息代理是所有消息流的中间人。

好处

发送端不需要知道消费端的位置
在消息被消费者处理前，消息代理会对消息进行缓存

典型的开源消息代理

ActiveMQ
RabbitMQ
Apache Kafka

在选择消息代理时需要考虑的因素

支持的编程语言
支持的消息标准
消息顺序
保证消息的发送
持久化
稳定性
可扩展性
延迟
产品竞争力