虹科干貨丨如何構(gòu)建彈性、高可用的微服務？

引導語：基于微服務的應用程序可實現(xiàn)戰(zhàn)略性數(shù)字轉(zhuǎn)型和云遷移計劃，對于開發(fā)團隊來說，這種架構(gòu)十分重要。那么，如何來構(gòu)建彈性、高可用的微服務呢？Redis Enterprise給出了一個完美的方案。

簡介：微服務架構(gòu)可以更快地推出新產(chǎn)品，幫助產(chǎn)品更輕松地擴展，并更好地響應客戶需求。憑借多種現(xiàn)代數(shù)據(jù)模型、在任何情況下的容錯性、用于隔離的多租戶功能以及在多個環(huán)境中部署的靈活性，Redis Enterprise 使開發(fā)人員和運營商能夠針對微服務架構(gòu)優(yōu)化他們的數(shù)據(jù)層。

一、什么是微服務架構(gòu)

正如著名的微服務專家 Chris Richardson 所定義的那樣，微服務架構(gòu)是一種將應用程序構(gòu)建為低耦合服務集合的架構(gòu)風格，這些服務具有高度的可維護性和可測試性，可獨立部署，受特定業(yè)務領(lǐng)域的約束，并由小型團隊負責。微服務架構(gòu)可以快速、頻繁、可靠地交付大型復雜應用程序。

Monolith架構(gòu) vs. 微服務架構(gòu)

二、為什么微服務很重要

基于微服務的應用程序可實現(xiàn)戰(zhàn)略性數(shù)字轉(zhuǎn)型和云遷移計劃。

1.微服務是一種架構(gòu)風格，有助于開發(fā)團隊更快地創(chuàng)建更好的軟件，并最大限度地降低應用現(xiàn)代化的成本和復雜性。這種架構(gòu)風格及其相關(guān)的軟件開發(fā)文化使微服務開發(fā)團隊能夠按照自己的發(fā)布周期運作，擁抱端到端產(chǎn)品的所有權(quán)，并采用基于持續(xù)集成/持續(xù)交付的 DevOps 框架。這樣的好處是，企業(yè)可以縮短新服務開發(fā)的上線時間，通?？蓪⒁栽聻閱挝坏捻椖靠s短至以天為單位。

2.微服務可加速數(shù)據(jù)層云遷移。這是因為微服務主要依賴于云原生 NoSQL 數(shù)據(jù)庫。2021 年 IDC InfoBrief 調(diào)查顯示，NoSQL 數(shù)據(jù)庫正在取代內(nèi)部部署的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫，因為后者不是為云或獨立發(fā)布周期而構(gòu)建的。

此外，一些企業(yè)無法一次性將其傳統(tǒng)的單體應用遷移到云原生應用。微服務可實現(xiàn)子域從單體架構(gòu)向現(xiàn)代技術(shù)棧進行增量遷移。

三、Redis Enterprise：微服務的完美方案

1.微服務規(guī)模的性能

在微服務環(huán)境中，需要實時運行的服務必須平衡網(wǎng)絡開銷。Redis Enterprise 為所有 Redis 數(shù)據(jù)類型和模型提供亞毫秒級延遲。 此外，它可以立即線性擴展，以滿足幾乎任何吞吐量需求。

2.為容錯和恢復而設計

為確保您的應用程序具有故障恢復能力，Redis Enterprise 采用了無共享集群架構(gòu)。它在各個故障級別都具有容錯能力：在進程層面、單個節(jié)點甚至跨基礎(chǔ)架構(gòu)可用區(qū)自動進行故障切換。它還包括可調(diào)整的持久性和災難恢復能力。

3.利用快速靈活的數(shù)據(jù)模型降低復雜性

Redis Enterprise允許開發(fā)人員為他們的微服務架構(gòu)和領(lǐng)域驅(qū)動設計選擇最適合他們的性能和數(shù)據(jù)訪問要求的數(shù)據(jù)模型，同時在單個數(shù)據(jù)平臺上保持多租戶部署的隔離。

4.利用原生 Kubernetes 部署簡化操作

Redis Enterprise 提供統(tǒng)一的操作界面，可減少技術(shù)學習成本、簡化操作并降低服務延遲。

針對 Kubernetes 的 Redis Enterprise 運營商為您提供一致的自動化部署，從而降低風險。這讓開發(fā)團隊能夠?qū)Ｗ⒂趧?chuàng)新和業(yè)務價值。

5.可跨云跨地域適應

Redis Enterprise 可部署在任何地方：任何云平臺、內(nèi)部部署、多云或混合云架構(gòu)。

四、微服務架構(gòu)的設計模式

1.微服務查詢緩存

獨立或有界上下文是微服務架構(gòu)的一個重要特征。作為領(lǐng)域驅(qū)動設計的一部分，每個服務都可以擁有一個專用數(shù)據(jù)庫，該數(shù)據(jù)庫有自己獨特的數(shù)據(jù)模型和SLA（Service Level Agreement，服務水平協(xié)議）性能目標。查詢緩存是一種常用于縮短微服務響應時間的緩存模式，其工作原理是在每個微服務旁部署 Redis Enterprise 緩存，以提供單一業(yè)務上下文中所需的數(shù)據(jù)。(也就是說，它只服務于一個微服務）。

Redis Smart Cache 是一個開源庫，可將緩存無縫添加到任何符合 JDBC 標準的平臺、應用程序或微服務中，在提高查詢性能的同時降低操作復雜性，而且無需更改應用程序代碼。Redis Enterprise 支持多種數(shù)據(jù)模型，可輕松實現(xiàn)多租戶部署，保持數(shù)據(jù)隔離的同時，不降低性能。

2.通過 CQRS 緩存跨域共享數(shù)據(jù)

微服務需要快速訪問數(shù)據(jù)，但當數(shù)十或數(shù)百個微服務試圖從同一個緩慢的磁盤數(shù)據(jù)庫中讀取數(shù)據(jù)時，就會產(chǎn)生許多問題?？缬驍?shù)據(jù)需要實時提供給每個微服務，而且不能超出其重點業(yè)務環(huán)境和目標的范圍。

命令查詢責任隔離（Command-Query Responsibility Segregation, CQRS）是微服務架構(gòu)中一種重要的預取緩存模式，它將讀?。ú樵儯┖蛯懭朊罘蛛x開來，這使應用程序能夠?qū)?shù)據(jù)寫入速度較慢的基于磁盤的 SQL 數(shù)據(jù)庫，同時使用 Redis Enterprise 中集成的變更數(shù)據(jù)捕獲（CDC）功能預取和緩存該數(shù)據(jù)，以實現(xiàn)高速讀取。這樣，其他需要數(shù)據(jù)的微服務就能立即獲得這些數(shù)據(jù)。

3.全局數(shù)據(jù)的 API 網(wǎng)關(guān)緩存

微服務應用程序可以在 API 網(wǎng)關(guān)級別緩存全局訪問數(shù)據(jù)，以分發(fā)和加速所有服務都會訪問的數(shù)據(jù)。通常情況下，這些數(shù)據(jù)包括會話數(shù)據(jù)（如用戶 ID 和偏好設置）和驗證數(shù)據(jù)（令牌、授權(quán)狀態(tài)和權(quán)限）。這樣，所有服務都能實時獲得頻繁請求的數(shù)據(jù)。結(jié)果如何？減少應用延遲，同時不打破每個微服務業(yè)務上下文的界限。

在 API 網(wǎng)關(guān)上還可以使用 Redis Enterprise 實現(xiàn)速率限制，即在一定時間范圍內(nèi)對 API 請求的數(shù)量進行計量。這可以防止系統(tǒng)超載，并防止 DDoS 攻擊。

4.用于服務間通信的異步消息傳遞

微服務必須在不破壞隔離的情況下相互通信狀態(tài)、事件和數(shù)據(jù)，而且必須保持解耦。常見的解決方案是在架構(gòu)中引入發(fā)布-訂閱消息代理，即讓服務間通信由事件驅(qū)動并最終保持一致，并將微服務之間的每條消息都視為一個事件。

Redis Streams 是一種不可變的按時間排序的日志數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，可讓服務（生產(chǎn)者）發(fā)布異步消息，多個消費者可訂閱這些消息。可以對其進行配置，以處理不同的交付保證、支持消費者群組，并應用與 Apache Kafka 主題分區(qū)類似的其他功能。更棒的是，Redis Streams 可幫助在后端創(chuàng)建報告、分析、審計和取證分析。

虹科是Redis原廠的中國區(qū)戰(zhàn)略合作伙伴。我們持續(xù)關(guān)注各行業(yè)當下急切需求，專注于為企業(yè)解答疑問，制定專屬服務，提供一站式數(shù)據(jù)庫和商業(yè)智能解決方案。了解更多【企業(yè)級數(shù)據(jù)庫解決方案】及【企業(yè)緩存指南】，歡迎前往虹科云科技官網(wǎng)！

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五、適合微服務架構(gòu)的 Redis 企業(yè)功能

1.雙活備份

微服務架構(gòu)有許相互多連接的服務，但它面臨著與單體應用程序相同的性能需求。為盡量減少延遲，數(shù)據(jù)應盡可能靠近服務。您還需要確保數(shù)據(jù)庫在發(fā)生故障或更新沖突時彼此保持一致。Redis Enterprise 可以部署為雙活、無沖突復制的數(shù)據(jù)庫，以處理來自多個本地服務安裝的更新，而不會影響延遲或數(shù)據(jù)一致性，并在發(fā)生故障時提供連續(xù)性服務。

2.多種數(shù)據(jù)模型

Redis Enterprise 提供多種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（哈希值、字符串、流、列表等）和模型，包括 JSON、搜索、時間序列和圖形，可讓您選擇最適合您的微服務領(lǐng)域、性能和數(shù)據(jù)訪問要求的數(shù)據(jù)模型，這一切都在一個數(shù)據(jù)平臺中實現(xiàn)。

3.多用戶數(shù)據(jù)庫

在微服務架構(gòu)的數(shù)據(jù)庫設計中，單個 Redis Enterprise 集群可為多個不同的服務提供數(shù)據(jù)庫，每個服務都有自己的獨立實例，并針對給定的工作負載進行了調(diào)整。每個數(shù)據(jù)庫實例的部署、擴展和建模都獨立于其他實例，同時利用相同的集群環(huán)境，在不增加操作復雜性的情況下隔離服務之間的數(shù)據(jù)。

4.靈活跨云

微服務提供了極大的技術(shù)靈活性，選擇在哪里部署數(shù)據(jù)庫也不例外。Redis Enterprise 可以部署在任何地方：任何云平臺、企業(yè)內(nèi)部、多云或混合云架構(gòu)。它還可在 Kubernetes、Pivotal Kubernetes Service (PKS) 和 Red Hat OpenShift 上使用。

5.本地 Kubernetes 容器編排和管理

容器與企業(yè)部署微服務應用程序密切相關(guān)，并有助于企業(yè)部署微服務應用程序。Kubernetes 是容器部署、調(diào)度和編排的標準平臺。Redis 是在容器上運行的頂級數(shù)據(jù)庫技術(shù)，Docker hub 啟動次數(shù)超過 20 億次。用于 Kubernetes 的 Redis Enterprise Operator 提供：自動可擴展性、持久存儲卷、簡化的數(shù)據(jù)庫端點管理和零停機時間滾動升級。它可在多個 Kubernetes 平臺和云托管服務上使用。

虹科是Redis原廠的中國區(qū)戰(zhàn)略合作伙伴。我們持續(xù)關(guān)注各行業(yè)當下急切需求，專注于為企業(yè)解答疑問，制定專屬服務，提供一站式數(shù)據(jù)庫和商業(yè)智能解決方案。了解更多【企業(yè)級數(shù)據(jù)庫解決方案】及【企業(yè)緩存指南】，歡迎前往虹科云科技官網(wǎng)！

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