微服务设计


API Gateway

1.0 API Gateway 模式

我们进行了 SOA 服务化的架构演进,按 照垂直功能进行了拆分,对外暴露了一批微服务,但是因为缺乏统一的出口面临了不少困难:

  • 客户端到微服务直接通信,强耦合。无法零活更为业务,因为客户端和服务端之间是强耦合
  • 需要多次请求,客户端聚合数据,工作量巨大,延迟高。 移动端要走对应的各个开发接口,分别沟通理解,沟通成本大。
  • 协议不利于统一,各个部门间有差异,需要端来兼容。
  • 面向“端”的API适配,耦合到了内部服务。要面向用户场景 API, restapi 太理想化了
  • 多终端兼容逻辑复杂,每个服务都需要处理。
  • 统一逻辑无法收敛,比如安全认证、限流。

我们之前提到了我们工作模型,要内聚模式配合。

API Gateway

2.0 API Gateway 模式

我们新增了一个 app-interface 用于统一的协议出口,在服务内进行大量的 dataset join,按照业务场景来设计粗粒度的 API,给后续服务的演进带来的很多

优势:

  • 轻量交互:协议精简、聚合。出口统一
  • 差异服务:数据裁剪以及聚合、针对终端定制化API。
  • 动态升级:原有系统兼容升级,更新服务而非协议。
  • 沟通效率提升,协作模式演进为移动业务+网关小组。

BFF 可以认为是一种适配服务,将后端的微服务进行适配(主要包括聚合裁剪和格式适配等逻辑),向无线端设备暴露友好和统一的 API,方便无线设备接入访问后端服务。

2.0 API Gateway 模式.png

3.0 API Gateway 模式

最致命的一个问题是整个 app-interface 属于 single point of failure,严重代码缺陷或者流量洪 峰可能引发集群宕机。

  • 单个模块也会导致后续业务集成复杂度高,根据康威法则,单块的无线BFF和多团队之间就出现不匹配问题,团队之间沟通协调成本高,交付效率低下。

  • 很多跨横切面逻辑,比如安全认证,日志监控,限流熔断等。随着时间的推移,代码变得越来越复杂,技术债越堆越多

  • 图 1
    3.0 API Gateway 模式

  • 图 2
    3.0 API Gateway 模式

4.0 API Gateway 模式

  • 跨横切面(Cross-Cutting Concerns)的功能,需要协调更新框架升级发版(路由、认证、限流、安全),因此全部上沉,引入了 API Gateway,把业务集成度高的 BFF 层和通用功能服务层 API Gateway 进行了分层处理。

  • 在新的架构中,网关承担了重要的角色,它是解耦拆分和后续升级迁移的利器。在网关的配合下,单块 BFF 实现了解耦拆分,各业务线团队可以独立开发和交付各自的微服务,研发效率大大提升。另外,把跨横切面逻辑从 BFF 剥离到网关上去以后,BFF 的开发人员可以更加专注业务逻辑交付,实现了架构上的关注分离(Separation of Concerns)。

  • 我们业务流量实际为:
    移动端 -> API Gateway -> BFF -> Mircoservice,在 FE Web业务中,BFF 可以是 nodejs 来做服务端渲染(SSR,Server-Side Rendering),注意这里忽略了上游的 CDN、4/7层负载均衡(ELB)。

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Mircoservice 划分

微服务架构时遇到的第一个问题就是如何划分服务的边界。在实际项目中通常会采用两种不同的方式划分服务边界,即通过业务职能(Business Capability)或是 DDD 的限界上下文(Bounded Context)。

  • Business Capability 由公司内部不同部门提供的职能。例如客户服务部门提供客户服务的职能,财务部门提供财务相关的职能。
  • Bounded Context 限界上下文是 DDD 中用来划分不同业务边界的元素,这里业务边界的含义是“解决不同业务问题”的问题域和对应的解决方案域,为了解决某种类型的业务问题,贴近领域知识,也就是业务。

这本质上也促进了组织结构的演进:Service per team

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CQRS,将应用程序分为两部分:命令端和查询端。命令端处理程序创建,更新和删除请求,并在数据更改时发出事件。查询端通过针对一个或多个物化视图执行查询来处理查询,这些物化视图通过订阅数据更改时发出的事件流而保持最新。

在稿件服务演进过程中,我们发现围绕着创作稿件、审核稿件、最终发布稿件有大量的逻辑揉在一块,其中稿件本身的状态也有非常多种,但是最终前台用户只关注稿件能否查看,我们依赖稿件数据库 binlog 以及订阅 binlog 的中间件 canal,将我们的稿件结果发布到消息队列 kafka 中,最终消费数据独立组建一个稿件查阅结果数据库,并对外提供一个独立查询服务,来拆分复杂架构和业务。

我们架构也从 Polling publisher -> Transaction log tailing 进行了演进(Pull vs Push)。

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Mircoservice 安全

对于外网的请求来说,我们通常在 API Gateway 进行统一的认证拦截,一旦认证成功,我们会使用 JWT 方式通过 RPC 元数据传递的方式带到 BFF 层,BFF 校验 Token 完整性后把身份信息注入到应用的 Context 中,BFF 到其他下层的微服务,建议是直接在 RPC Request 中带入用户身份信息(UserID)请求服务。

  • API Gateway -> BFF -> Service
  • Biz Auth -> JWT -> Request Args

对于服务内部,一般要区分身份认证和授权。

  • Full Trust
  • Half Trust
  • Zero Trust

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文章作者: JellyTony
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