微服務(wù)的發(fā)展

微服務(wù)倡導(dǎo)將復(fù)雜的單體應(yīng)用拆分為若干個(gè)功能簡(jiǎn)單、松耦合的服務(wù)，這樣可以降低開發(fā)難度、增強(qiáng)擴(kuò)展性、便于敏捷開發(fā)。當(dāng)前被越來越多的開發(fā)者推崇，很多互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)巨頭、開源社區(qū)等都開始了微服務(wù)的討論和實(shí)踐。

微服務(wù)落地存在的問題

雖然微服務(wù)現(xiàn)在如火如荼，但對(duì)其實(shí)踐其實(shí)仍處于探索階段。很多中小型互聯(lián)網(wǎng)公司，鑒于經(jīng)驗(yàn)、技術(shù)實(shí)力等問題，微服務(wù)落地比較困難。

如著名架構(gòu)師Chris Richardson所言，目前存在的主要困難有如下幾方面：

• 單體應(yīng)用拆分為分布式系統(tǒng)后，進(jìn)程間的通訊機(jī)制和故障處理措施變的更加復(fù)雜。
• 系統(tǒng)微服務(wù)化后，一個(gè)看似簡(jiǎn)單的功能，內(nèi)部可能需要調(diào)用多個(gè)服務(wù)并操作多個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)現(xiàn)，服務(wù)調(diào)用的分布式事務(wù)問題變的非常突出。
• 微服務(wù)數(shù)量眾多，其測(cè)試、部署、監(jiān)控等都變的更加困難。

隨著RPC框架的成熟，第一個(gè)問題已經(jīng)逐漸得到解決。例如springcloud可以非常好的支持restful調(diào)用，dubbo可以支持多種通訊協(xié)議。關(guān)注公眾號(hào)碼猿技術(shù)專欄獲取更多面試資源。

對(duì)于第三個(gè)問題，隨著docker、devops技術(shù)的發(fā)展以及各公有云paas平臺(tái)自動(dòng)化運(yùn)維工具的推出，微服務(wù)的測(cè)試、部署與運(yùn)維會(huì)變得越來越容易。

而對(duì)于第二個(gè)問題，現(xiàn)在還沒有通用方案很好的解決微服務(wù)產(chǎn)生的事務(wù)問題。分布式事務(wù)已經(jīng)成為微服務(wù)落地最大的阻礙，也是最具挑戰(zhàn)性的一個(gè)技術(shù)難題。

ACID

• 原子性（Atomicity）:?一個(gè)事務(wù)的所有系列操作步驟被看成是一個(gè)動(dòng)作，所有的步驟要么全部完成要么一個(gè)也不會(huì)完成，如果事務(wù)過程中任何一點(diǎn)失敗，將要被改變的數(shù)據(jù)庫(kù)記錄就不會(huì)被真正被改變。
• 一致性（Consistency）:?數(shù)據(jù)庫(kù)的約束 級(jí)聯(lián)和觸發(fā)機(jī)制Trigger都必須滿足事務(wù)的一致性。也就是說，通過各種途徑包括外鍵約束等任何寫入數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)都是有效的，不能發(fā)生表與表之間存在外鍵約束，但是有數(shù)據(jù)卻違背這種約束性。所有改變數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)的動(dòng)作事務(wù)必須完成，沒有事務(wù)會(huì)創(chuàng)建一個(gè)無效數(shù)據(jù)狀態(tài)，這是不同于CAP理論的一致性"consistency".
• 隔離性（Isolation）:?主要用于實(shí)現(xiàn)并發(fā)控制, 隔離能夠確保并發(fā)執(zhí)行的事務(wù)能夠順序一個(gè)接一個(gè)執(zhí)行，通過隔離，一個(gè)未完成事務(wù)不會(huì)影響另外一個(gè)未完成事務(wù)。
• 持久性（Durability）:?一旦一個(gè)事務(wù)被提交，它應(yīng)該持久保存，不會(huì)因?yàn)楹推渌僮鳑_突而取消這個(gè)事務(wù)。很多人認(rèn)為這意味著事務(wù)是持久在磁盤上，但是規(guī)范沒有特別定義這點(diǎn)。

一致性理論

分布式事務(wù)的目的是保障分庫(kù)數(shù)據(jù)一致性，而跨庫(kù)事務(wù)會(huì)遇到各種不可控制的問題，如個(gè)別節(jié)點(diǎn)永久性宕機(jī)，像單機(jī)事務(wù)一樣的 ACID 是無法奢望的。

另外，業(yè)界著名的 CAP 理論也告訴我們，對(duì)分布式系統(tǒng)，需要將數(shù)據(jù)一致性和系統(tǒng)可用性、分區(qū)容忍性放在天平上一起考慮。

兩階段提交協(xié)議(簡(jiǎn)稱2PC)是實(shí)現(xiàn)分布式事務(wù)較為經(jīng)典的方案，但 2PC 的可擴(kuò)展性很差，在分布式架構(gòu)下應(yīng)用代價(jià)較大，eBay 架構(gòu)師 Dan Pritchett 提出了 BASE 理論，用于解決大規(guī)模分布式系統(tǒng)下的數(shù)據(jù)一致性問題。關(guān)注公眾號(hào)碼猿技術(shù)專欄獲取更多面試資源。

BASE 理論告訴我們：可以通過放棄系統(tǒng)在每個(gè)時(shí)刻的強(qiáng)一致性來?yè)Q取系統(tǒng)的可擴(kuò)展性。

CAP 理論

在分布式系統(tǒng)中，一致性(Consistency)、可用性(Availability)和分區(qū)容忍性(Partition Tolerance)3 個(gè)要素最多只能同時(shí)滿足兩個(gè)，不可兼得。其中，分區(qū)容忍性又是不可或缺的。

• 一致性：分布式環(huán)境下，多個(gè)節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)是否強(qiáng)一致。
• 可用性：分布式服務(wù)能一直保證可用狀態(tài)。當(dāng)用戶發(fā)出一個(gè)請(qǐng)求后，服務(wù)能在有限時(shí)間內(nèi)返回結(jié)果。
• 分區(qū)容忍性：特指對(duì)網(wǎng)絡(luò)分區(qū)的容忍性。

舉例：Cassandra、Dynamo 等，默認(rèn)優(yōu)先選擇 AP，弱化 C;HBase、MongoDB 等，默認(rèn)優(yōu)先選擇 CP，弱化 A。

BASE 理論

核心思想：

• 基本可用(?Basically?Available)：指分布式系統(tǒng)在出現(xiàn)故障時(shí)，允許損失部分的可用性來保證核心可用；
• 軟狀態(tài)(?Soft state)：指允許分布式系統(tǒng)存在中間狀態(tài)，該中間狀態(tài)不會(huì)影響到系統(tǒng)的整體可用性；
• 最終一致性(?Eventual consistency)：指分布式系統(tǒng)中的所有副本數(shù)據(jù)經(jīng)過一定時(shí)間后，最終能夠達(dá)到一致的狀態(tài)；
• 原子性（A）與持久性（D）必須根本保障；
• 為了可用性、性能與降級(jí)服務(wù)的需要，只有降低一致性( C ) 與 隔離性( I ) 的要求；
• 酸堿平衡(ACID-BASE Balance)；

BASE 是對(duì) CAP 中 AP 的一個(gè)擴(kuò)展

一致性模型

數(shù)據(jù)的一致性模型可以分成以下三類：

• 強(qiáng)一致性：數(shù)據(jù)更新成功后，任意時(shí)刻所有副本中的數(shù)據(jù)都是一致的，一般采用同步的方式實(shí)現(xiàn)。
• 弱一致性：數(shù)據(jù)更新成功后，系統(tǒng)不承諾立即可以讀到最新寫入的值，也不承諾具體多久之后可以讀到。
• 最終一致性：弱一致性的一種形式，數(shù)據(jù)更新成功后，系統(tǒng)不承諾立即可以返回最新寫入的值，但是保證最終會(huì)返回上一次更新操作的值。

分布式系統(tǒng)數(shù)據(jù)的強(qiáng)一致性、弱一致性和最終一致性可以通過 Quorum NRW 算法分析。

本地事務(wù)

• 在單個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)的本地并且限制在單個(gè)進(jìn)程內(nèi)的事務(wù)
• 本地事務(wù)不涉及多個(gè)數(shù)據(jù)來源

分布式事務(wù)典型方案

• 兩階段提交（2PC, Two Phase Commit）方案；
• 本地消息表 （eBay 事件隊(duì)列方案）；
• TCC 補(bǔ)償模式；

分類：

• 兩階段型
• 補(bǔ)償型
• 異步確保型
• 最大努力通知型

服務(wù)模式：

• 可查詢操作
• 冪等操作
• TCC操作
• 可補(bǔ)償操作

線程、數(shù)據(jù)庫(kù)、算法、JVM、分布式、微服務(wù)、框架、Spring相關(guān)知識(shí)

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總結(jié)

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