摘要：然而在微服務(wù)化之前，建議先進(jìn)行容器化，在容器化之前，建議先無狀態(tài)化，當(dāng)整個(gè)流程容器化了，以后的微服務(wù)拆分才會(huì)水到渠成。

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一、為什么要做無狀態(tài)化和容器化

很多應(yīng)用拆分成微服務(wù)，是為了承載高并發(fā)，往往一個(gè)進(jìn)程扛不住這么大的量，因而需要拆分成多組進(jìn)程，每組進(jìn)程承載特定的工作，根據(jù)并發(fā)的壓力用多個(gè)副本公共承擔(dān)流量。

將一個(gè)進(jìn)程變成多組進(jìn)程，每組進(jìn)程多個(gè)副本，需要程序的修改支撐這種分布式的架構(gòu)，如果架構(gòu)不支持，僅僅在資源層創(chuàng)建多個(gè)副本是解決不了問題的。

很多人說，支撐雙十一是靠堆機(jī)器，誰不會(huì)？真正經(jīng)歷過的會(huì)覺得，能夠靠堆機(jī)器堆出來的，都不是問題，怕的是機(jī)器堆上去了，因?yàn)榧軜?gòu)的問題，并發(fā)量仍然上不去。

阻礙單體架構(gòu)變?yōu)榉植际郊軜?gòu)的關(guān)鍵點(diǎn)就在于狀態(tài)的處理。如果狀態(tài)全部保存在本地，無論是本地的內(nèi)存，還是本地的硬盤，都會(huì)給架構(gòu)的橫向擴(kuò)展帶來瓶頸。

狀態(tài)分為分發(fā)，處理，存儲(chǔ)幾個(gè)過程，如果對(duì)于一個(gè)用戶的所有的信息都保存在一個(gè)進(jìn)程中，則從分發(fā)階段，就必須將這個(gè)用戶分發(fā)到這個(gè)進(jìn)程，否則無法對(duì)這個(gè)用戶進(jìn)行處理，然而當(dāng)一個(gè)進(jìn)程壓力很大的時(shí)候，根本無法擴(kuò)容，新啟動(dòng)的進(jìn)程根本無法處理那些保存在原來進(jìn)程的用戶的數(shù)據(jù)，不能分擔(dān)壓力。

所以要講整個(gè)架構(gòu)分成兩個(gè)部分，無狀態(tài)部分和有狀態(tài)部分，而業(yè)務(wù)邏輯的部分往往作為無狀態(tài)的部分，而將狀態(tài)保存在有狀態(tài)的中間件中，如緩存，數(shù)據(jù)庫，對(duì)象存儲(chǔ)，大數(shù)據(jù)平臺(tái)，消息隊(duì)列等。

這樣無狀態(tài)的部分可以很容易的橫向擴(kuò)展，在用戶分發(fā)的時(shí)候，可以很容易分發(fā)到新的進(jìn)程進(jìn)行處理，而狀態(tài)保存到后端。而后端的中間件是有狀態(tài)的，這些中間件設(shè)計(jì)之初，就考慮了擴(kuò)容的時(shí)候，狀態(tài)的遷移，復(fù)制，同步等機(jī)制，不用業(yè)務(wù)層關(guān)心。

如圖所示，將架構(gòu)分為兩層，無狀態(tài)和有狀態(tài)。

容器和微服務(wù)是雙胞胎，因?yàn)槲⒎?wù)會(huì)將單體應(yīng)用拆分成很多小的應(yīng)用，因而運(yùn)維和持續(xù)集成會(huì)工作量變大，而容器技術(shù)能很好的解決這個(gè)問題。然而在微服務(wù)化之前，建議先進(jìn)行容器化，在容器化之前，建議先無狀態(tài)化，當(dāng)整個(gè)流程容器化了，以后的微服務(wù)拆分才會(huì)水到渠成。

二、無狀態(tài)化的幾個(gè)要點(diǎn)

前面說對(duì)于任何狀態(tài)，需要考慮它的分發(fā)，處理，存儲(chǔ)。

對(duì)于數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)，主要包含幾類數(shù)據(jù)：

會(huì)話數(shù)據(jù)等，主要保存在內(nèi)存中。

結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，主要是業(yè)務(wù)邏輯相關(guān)

文件圖片數(shù)據(jù)，比較大，往往通過CDN下發(fā)

非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，例如文本，評(píng)論等

如果這些數(shù)據(jù)都保存在本地，和業(yè)務(wù)邏輯耦合在一起，就需要在數(shù)據(jù)分發(fā)的時(shí)候，將同一個(gè)用戶分到同一個(gè)進(jìn)程，這樣就會(huì)影響架構(gòu)的橫向擴(kuò)展。

對(duì)于保存在內(nèi)存里的數(shù)據(jù)，例如Session，可以放在外部統(tǒng)一的緩存中。

對(duì)于業(yè)務(wù)相關(guān)的數(shù)據(jù)，則應(yīng)該保存在統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫中，如果性能扛不住，可以進(jìn)行讀寫分離，如文章微服務(wù)化的數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)與讀寫分離

如果性能還是抗住不，則可以使用分布式數(shù)據(jù)庫。

對(duì)于文件，照片之類的數(shù)據(jù)，應(yīng)該存放在統(tǒng)一的對(duì)象存儲(chǔ)里面，通過CDN進(jìn)行預(yù)加載，如文章微服務(wù)的接入層設(shè)計(jì)與動(dòng)靜資源隔離

對(duì)于非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，可以存在在統(tǒng)一的搜索引擎里面，例如ElasticSearch。

如果所有的數(shù)據(jù)都放在外部的統(tǒng)一存儲(chǔ)上，則應(yīng)用就成了僅僅包含業(yè)務(wù)邏輯的無狀態(tài)應(yīng)用，可以進(jìn)行平滑的橫向擴(kuò)展。

而所有的外部統(tǒng)一存儲(chǔ)，無論是緩存，數(shù)據(jù)庫，對(duì)象存儲(chǔ)，搜索引擎，都有自身的分布式橫向擴(kuò)展機(jī)制。

在實(shí)行了無狀態(tài)化之后，就可以將有狀態(tài)的集群集中到一起，進(jìn)行跨機(jī)房的部署，實(shí)現(xiàn)跨機(jī)房的高可用性。而無狀態(tài)的部分可以通過Dubbo自動(dòng)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)進(jìn)程掛掉的時(shí)候，自動(dòng)重啟，自動(dòng)修復(fù)，也可以進(jìn)行多機(jī)房的部署。

三、冪等的接口設(shè)計(jì)

但是還有一個(gè)遺留的問題，就是已經(jīng)分發(fā)，正在處理，但是尚未存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)，肯定會(huì)在內(nèi)存中有一些，在進(jìn)程重啟的時(shí)候，數(shù)據(jù)還是會(huì)丟一些的，那這部分?jǐn)?shù)據(jù)怎么辦呢？

這部分就需要通過重試進(jìn)行解決，當(dāng)本次調(diào)用過程中失敗之后，前序的進(jìn)程會(huì)進(jìn)行重試，例如Dubbo就有重試機(jī)制。既然重試，就需要接口是冪等的，也即同一次交易，調(diào)用兩次轉(zhuǎn)賬1元，不能最終轉(zhuǎn)走2元。

接口分為查詢，插入，更新，刪除等操作。

對(duì)于查詢接口來講，本身就是冪等的，不用做特殊的判斷。

對(duì)于插入接口來講，如果每一個(gè)數(shù)據(jù)都有唯一的主鍵，也能保證插入的唯一性，一旦不唯一，則會(huì)報(bào)錯(cuò)。

對(duì)于更新操作來講，則比較復(fù)雜，分幾種情況。

一種情況是同一個(gè)接口，前后調(diào)用多次的冪等性。另一種情況是同一個(gè)接口，并發(fā)環(huán)境下調(diào)用多次的正確性。

為了保持冪等性，往往要有一個(gè)冪等表，通過傳入冪等參數(shù)匹配冪等表中ID的方式，保證每個(gè)操作只被執(zhí)行一次，而且在實(shí)行最終一致性的時(shí)候，可以通過不斷重試，保證最終接口調(diào)用的成功。

對(duì)于并發(fā)條件下，誰先調(diào)用，誰后調(diào)用，需要通過分布式鎖如Redis，Zookeeper等來實(shí)現(xiàn)同一個(gè)時(shí)刻只有一個(gè)請(qǐng)求被執(zhí)行，如何保證多次執(zhí)行結(jié)果仍然一致呢？則往往需要通過狀態(tài)機(jī)，每個(gè)狀態(tài)只流轉(zhuǎn)一次。還有就是樂觀鎖，也即分布式的CAS操作，將狀態(tài)的判斷、更新整合在一條語句中，可以保證狀態(tài)流轉(zhuǎn)的原子性。樂觀鎖并不保證更新一定成功，需要有對(duì)應(yīng)的機(jī)制來應(yīng)對(duì)更新失敗。

四、容器的技術(shù)原理

無狀態(tài)化之后，實(shí)行容器化就十分順暢了，容器的不可改變基礎(chǔ)設(shè)施，以及容器基于容器平臺(tái)的掛掉自動(dòng)重啟，自動(dòng)修復(fù)，都因?yàn)闊o狀態(tài)順暢無比。

關(guān)鍵技術(shù)一：Dockerfile

例如下面的Dockerfile。

為什么一定要用Dockerfile，而不建議通過保存鏡像的方式來生成鏡像呢？

這樣才能實(shí)現(xiàn)環(huán)境配置和環(huán)境部署代碼化 ，將Dockerfile維護(hù)在Git里面，有版本控制，并且通過自動(dòng)化的build的過程來生成鏡像，而鏡像中就是環(huán)境的配置和環(huán)境的部署，要修改環(huán)境應(yīng)先通過Git上面修改Dockerfile的方式進(jìn)行，這就是IaC。

關(guān)鍵技術(shù)二：容器鏡像

通過Dockerfile可以生成容器鏡像，容器的鏡像是分層保存，對(duì)于Dockerfile中的每一個(gè)語句，生成一層容器鏡像，如此疊加，每一層都有UUID。

容器鏡像可以打一個(gè)版本號(hào)，放入統(tǒng)一的鏡像倉庫。

關(guān)鍵技術(shù)三：容器運(yùn)行時(shí)

容器運(yùn)行時(shí)，是將容器鏡像之上加一層可寫入層，為容器運(yùn)行時(shí)所看到的文件系統(tǒng)。

容器運(yùn)行時(shí)使用了兩種隔離的技術(shù)。

一種是看起來是隔離的技術(shù)，稱為namespace，也即每個(gè)namespace中的應(yīng)用看到的是不同的IP地址、用戶空間、程號(hào)等。

另一種是用起來是隔離的技術(shù)，稱為cgroup，也即明明整臺(tái)機(jī)器有很多的CPU、內(nèi)存，而一個(gè)應(yīng)用只能用其中的一部分。

cgroup

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文章來源： 網(wǎng)易云社區(qū)