微服務必須具備的 3 個基本功能！
在我們對微服務架構有了整體的認識，并且具備了服務化的前提后，一個完整的微服務請求需要涉及到哪些內容呢？
這其中包括了微服務框架所具備的三個基本功能：
- 服務的發布與引用
- 服務的注冊與發現
- 服務的遠程通信
服務的發布與引用
首先我們面臨的第一個問題是，如何發布服務和引用服務。具體一點就是，這個服務的接口名是啥，有哪些參數，返回值是什么類型等等，通常也就是接口描述信息。
常見的發布和引用的方式包括:
- RESTful API / 聲明式Restful API
- XML
- IDL
一般來講，不管使用哪種方式，服務端定義接口與實現接口都是必要的，例如：
- @exa(id = "xxx")
- public interface testApi {
- @PostMapping(value = "/soatest/{id}")
- String getResponse(@PathVariable(value = "id") final Integer index, @RequestParam(value = "str") final String Data);
- }
- }
具體實現如下:
- public class testApiImpl implements testApi{
- @Override
- String getResponse(final Integer index, final String Data){
- return "ok";
- }
- }
聲明式Restful API
這種常使用HTTP或者HTTPS協議調用服務，相對來說，性能稍差。
首先服務端如上定義接口并實現接口，隨后服務提供者可以使用類似restEasy這樣的框架通過servlet的方式發布服務，而服務消費者直接引用定義的接口調用。
除此之外還有一種類似feign的方式，即服務端的發布依賴于springmvc controller，框架只基于客戶端模板化http請求調用。這種情況下需接口定義與服務端controller協商一致，這樣客戶端直接引用接口發起調用即可。
XML
使用私有rpc協議的都會選擇xml配置的方式來描述接口，比較高效，例如dubbo、motan等。
同樣服務端如上定義接口并實現接口，服務端通過server.xml將文件接口暴露出去。服務消費者則通過client.xml引用需要調用的接口。
但這種方式對業務代碼入侵較高，xml配置有變更時候，服務消費者和服務提供者都需要更新。
IDL
IDL是接口描述語言，常用于跨語言之間的調用，最常用的IDL包括Thrift協議以及gRpc協議。例如gRpc協議使用Protobuf來定義接口，寫好一個proto文件后，利用語言對應的protoc插件生成對應server端與client端的代碼，便可直接使用。
但是如果參數字段非常多，proto文件會顯得非常大難以維護。并且如果字段經常需要變更，例如刪除字段，PB就無法做到向前兼容。
一些tips
不管哪種方式，在接口變更的時候都需要通知服務消費者。消費者對api的強依賴性是很難避免的，接口變更引起的各種調用失敗也十分常見。所以如果有變更，盡量使用新增接口的方式，或者給每個接口定義好版本號吧。
在使用上，大多數人的選擇是對外Restful，對內Xml，跨語言IDL。
一些問題
在實際的服務發布與引用的落地上，還會存在很多問題，大多和配置信息相關。例如一個簡單的接口調用超時時間配置，這個配置應該配在服務級別還是接口級別？是放在服務提供者這邊還是服務消費者這邊？
在實踐中，大多數服務消費者會忽略這些配置，所以服務提供者自身提供默認的配置模板是有必要的，相當于一個預定義的過程。每個服務消費者在繼承服務提供者預定義好的配置后，還需要能夠進行自定義的配置覆蓋。
但是，比方說一個服務有100個接口，每個接口都有自身的超時配置，而這個服務又有100個消費者，當服務節點發生變更的時候，就會發生100*100次注冊中心的消息通知，這是比較可怕的，就有可能引起網絡風暴。
服務的注冊與發現
假設你已經發布了服務，并在一臺機器上部署了服務，那么消費者該怎樣找到你的服務的地址呢？
也許有人會說是DNS，但DNS有許多缺陷：
- 維護麻煩，更新延遲
- 無法在客戶端做負載均衡
- 不能做到端口級別的服務發現
其實在分布式系統中，有個很重要的角色，叫注冊中心，便是用于解決該問題。
使用注冊中心尋址并調用的過程如下:
- 服務啟動時，向注冊中心注冊自身，并定期發送心跳匯報存活狀態。
- 客戶端調用服務時，向注冊中心訂閱服務，并將節點列表緩存至本地，再與服務端建立連接(當然這兒可以lazy load)。發起調用時，在本地緩存節點列表中，基于負載均衡算法選取一臺服務端發起調用。
- 當服務端節點發生變更，注冊中心能感知到后通知到客戶端。
注冊中心的實現主要需要考慮以下這些問題:
- 自身一致性與可用性
- 注冊方式
- 存儲結構
- 服務健康監測
- 狀態變更通知
一致性與可用性
一個老舊的命題，即分布式系統中的CAP(一致性、可用性、分區容錯性)。我們知道同時滿足CAP是不可能的，那么便需要有取舍。常見的注冊中心大致分為CP注冊中心以及AP注冊中心。
CP注冊中心
比較典型的就是zookeeper、etcd以及consul了，犧牲可用性來保證了一致性，通過zab協議或者raft協議來保證一致性。
AP注冊中心
犧牲一致性來保證可用性，感覺只能列出eureka了。eureka每個服務器單獨保存節點列表，可能會出現不一致的情況。關注公眾號Java技術棧，在后臺回復：cloud，可以獲取我整理的 Spring Cloud 系列教程，非常齊全。
從理論上來說，僅用于注冊中心，AP型是遠比CP型合適的。可用性的需求遠遠高于一致性，一致性只要保證最終一致即可，而不一致的時候還可以使用各種容錯策略進行彌補。
保障高可用性其實還有很多辦法，例如集群部署或者多IDC部署等。Consul就是多IDC部署保障可用性的典型例子，它使用了wan gossip來保持跨機房狀態同步。
注冊方式
有兩種與注冊中心交互的方式，一種是通過應用內集成sdk，另一種則是通過其他方式在應用外間接與注冊中心交互。Spring Boot 系列教程整理好了：https://github.com/javastacks/spring-boot-best-practice
應用內
這應該就是最常見的方式了，客戶端與服務端都集成相關sdk與注冊中心進行交互。例如選擇zookeeper作為注冊中心，那么就可以使用curator sdk進行服務的注冊與發現。
應用外
consul提供了應用外注冊的解決方案，consul agent或者第三方Registrator可以監聽服務狀態，從而負責服務提供者的注冊或銷毀。而Consul Template則可以做到定時從注冊中心拉取節點列表，并刷新LB配置（例如通過Nginx的upstream），這樣就相當于完成了服務消費者端的負載均衡。
存儲結構
注冊中心存儲相關信息一般采取目錄化的層次結構，一般分為服務-接口-節點信息。
同時注冊中心一般還會進行分組，分組的概念很廣，可以是根據機房劃分也可以根據環境劃分。
節點信息主要會包括節點的地址(ip和端口號)，還有一些節點的其他信息，比如請求失敗的重試次數、超時時間的設置等等。
當然很多時候，其實可能會把接口這一層給去掉，因為考慮到接口數量很多的情況下，過多的節點會造成很多問題，比如之前說的網絡風暴。
服務健康監測
服務存活狀態監測也是注冊中心的一個必要功能。在zookeeper中，每個客戶端都會與服務端保持一個長連接，并生成一個session，在session過期周期內，通過客戶端定時向服務端發送心跳包來檢測鏈路是否正常，服務端則重置下次session的過期時間，如果session過期周期內都沒有檢測到客戶端的心跳包，那么就會認為它已經不可用了，將其從節點列表中移除。
狀態變更通知
在注冊中心具備服務健康檢測能力后，還需要將狀態變更通知到客戶端。在zookeeper中，可以通過監聽器watcher的process方法來獲取服務變更。
服務的遠程通信
在上面，服務消費者已經正確引用了服務，并發現了該服務的地址，那么如何向這個地址發起請求呢？要解決服務間的遠程通信問題，我們需要考慮一些問題：
- 網絡I/O的處理
- 傳輸協議
- 序列化方式
網絡I/O的處理
簡單來說，就是客戶端是怎么處理請求？服務端又是怎么處理請求的？關注公眾號Java技術棧，在后臺回復：面試，可以獲取我整理的 Java 網絡編程系列面試題和答案，非常齊全。
先從客戶端來說，我們創建連接的時機可以是從注冊中心獲取到節點信息的時候，但更多時候，我們會選擇在第一次請求發起調用的時候去創建連接。此外，我們往往會為該節點維護一個連接池，進行連接復用。
如果是異步的情況下，我們還需要為每一個請求編號，并維護一個請求池，從而在響應返回時找到對應的請求。當然這并不是必須的，很多框架會幫我們干好這些事情，比如rxNetty。
從服務端來說，處理請求的方式就可以追溯到unix的5種IO模型了。我們可以直接使用Netty、MINA等網絡框架來處理服務端請求，或者如果你有十分的興趣，可以自己實現一個通信框架。
傳輸協議
最常見的當然是直接使用Http協議，使用雙方無需關注和了解協議內容，方便直接，但自然性能上會有所折損。
還有就是目前比較火熱的http2協議，擁有二進制數據、頭部壓縮、多路復用等許多優良特性。但從自身的實踐上看，http2要走到生產仍有一段距離，一個最簡單的例子，升級到http2后所有的header names都變成小寫，同時不是case-insenstive了，這時候就會有兼容性問題。
當然如果追求更高效與可控的傳輸，可以定制私有協議并基于tcp進行傳輸。私有協議的定制需要通信雙方都了解其特性，設計上還需要注意預留好擴展字段，以及處理好粘包分包等問題。
序列化方式
在網絡傳輸的前后，往往都需要在發送端進行編碼，在服務端進行解碼，這樣主要是為了在網絡傳輸時候減少數據傳輸量。
常用的序列化方式包括文本類的，例如XML/JSON，還有二進制類型的，例如Protobuf/Thrift等。在選擇序列化的考慮上，一是性能，Protobuf的壓縮大小和壓縮速度都會比JSON快很多，性能也更好。二是兼容性上，相對來說，JSON的前后兼容性會強一些，可以用于接口經常變化的場景。
在此還是需要強調，使用每一種序列化都需要了解過其特性，并在接口變更的時候拿捏好邊界。例如jackson的FAIL_ON_UNKNOW_PROPERTIES屬性、kryo的CompatibleFieldSerializer、jdk序列化會嚴格比較serialVersionUID等等。
