本文目标
本文介绍基于云原生应用架构设计，实际是《传统软件开发架构向基于云平台转型之路》后面一部分。通过本文获得基于云原生应用架构设计的方法、特点和技术。
架构介绍
云原生架构主要对业务场景、隔离故障、容错、自动恢复等非功能性要求考虑较多，通过云原生架构可实现弹性资源的要求、跨机房的高可用、数据高可用（可达99.9999999%）。
云原生架构概念
敏捷基础设施要求像机器等基础资源，能够支持开发人员、运维人员和业务人员通过代码随时拉取、随时释放，同时以接口的方式提供弹性、按需的计算和存储能力，且是自动化。
持续交付要求业务需求变更、迭代和部署是自动化的。
持续交付架构及流程
DevOps(Development and Operation）是开发运维一体化，实际是让开发人员、测试人员和运维人员沟通、协同和整合，要实现整个过程自动化。
微服务主要采用Unxi设计哲学，让每个功能职责单一化，独立化（独立扩展、升级和部署）、服务化，然后通过服务的联合提供整体功能。
架构设计
架构设计主要包含业务拆分、微服务设计、统一配置中心，其中有一块就是分布式任务及一致性设计。
第一业务拆分
拆分的基本原则是“高内聚、低耦合”，拆分的基本方法，首先确定业务边界，主要依据数据独立，但实践过程比较麻烦，有些业务的边界比较模糊，这个时候建议先统一设计，等边界确定后再拆分，不能强制拆分。其次数据库独立，不同业务访问不同的数据库。然后开发的代码独立，开发时候使用独立工程实现其功能。再确定服务之间通信方式，主要同步、异步和同步异步相结合的方式，同步选择目前常用RESTful、分布式服务框架，异步采用消息队列来实现。最后就是服务独立发布与部署。
第二微服务设计
主要包含服务发现、服务治理、框架选择、服务编排和服务测试。
服务发现是动态感知服务访问地址的变化，有服务端发现和客户端发现，区别在于谁负 责维护服务访问地址的变化，服务端发现模式通过DNS或带VIP的负载均衡实现，客户端 主要向注册服务列表选择请求服务，然后直接发起服务请求。一般公有云提供服务端服务 发现机制。技术选型可选择ZooKeeper或Consul中间件来实现。
服务治理范围涵盖服务的整个生命周期，从服务建模开始、到开发、测试、审批、发布、运行时治理和服务下线，这里主要讨论的服务运行治理，达到在线治理、实时生效。主要两种方式：弹性扩容和熔断机制。弹性扩展介绍基于kubernetes的Horizonal Pod AutoScaler(HPA)弹性扩容机制，实现方法是通过定期轮训Pod的状态，当Pod状态连续达到提前设置的阈值时候，出发副本控制器，修改其应用副本数量，使Pod的负载中心回到正常范围内。熔断机制是对出现故障的节点，当被调用的时候，防止出现级联反应，中断线路，回到初始状态（比如：用户提交订单，调用支付服务的时候，支付服务调用失败，这个时候启动熔断机制，后续用户可以定位页面继续选择支付，否则产生服务调用级联反应）。
微服务框架有SpringCloud和Dubbo,SpringClound是基于SpringBoot，提供一套完整的解决方案，包含功能有分布式配置、服务注册和发现、路由、服务间调用、负载均衡、断路器、选主、集群状态和分布式消息机制，实现通过SpringCloud Config实现统一配置，通过SpringClund Netflix实现服务发现（Eureka）、智能路由（Zuul）、客户负载均衡（Ribbon）。Dubbo是阿里针对大规模网站应用研发微服务架构，主要应用于长链接小数据的模式提供服务，但如果产品业务后台逻辑复杂、时间长而导致异步逻辑比较多的话，可能Dubbo不太合适。具体请参看官方文档。
服务编排以服务为中心定义服务的弹性伸缩、灰度发布、滚动升级、资源配置等功能组合，基于容器的服务编排结合Docker对容器定义进行组合，实现包含对象定义、语法解析、任务调度和模板管理。
微服务测试主要包括单元测试、接口测试、集成测试和系统测试，实现可以通过Mock来实现，Mock通过定义输入和输出，模拟当前服务需要调用其他服务的情况，这样就可以模拟整个流程来对当前上线的服务进行测试。
第三统一配置中心
配置中心主要解决：每个服务都有很多雨来和配置信息，比如：数据库、缓存、队列、运行阈值和策略等等，当业务扩张一定程度后，就需要由一个配置中心，来应对每个业务配置变更。
配置中心工作流程
分布式定时任务
分布式主要包括分布式定时任务、分布式锁等问题，分布式定时任务需要满足分布式、高可用、弹性扩容和统一管理特征，有抢占式和分配式。抢占式是每个Woker定时任务的最终执行者，通过枪战的方式从调度器节点上获取任务，并定时执行，Worker可以连上任意一个调度器节点，申请分配任务。定时任务的调度逻辑放在调度器节点，并最终持续化到任务中心。分配式是调度器只有一个Master节点，Master节点通过分布式锁服务（zk或Redis实现）选取或者竞争产生，Master及诶单任务中心获取定时任务，分配给Worker定时执行。当Master失效是，Slaver节点会重新选举出Master节点。
抢占式调度，优点是实现简单，调度器Master可以水平扩展，缺点是无法控制Worker节点大量并行轮询，可以通过Worker退避轮询或任务中心缓存热点数据等通过方法规避或者部分解决。分配式调度，优点控制任务分配的节点，保证系统的整体负载是正常，缺点是调度器属于一主从模式，需要额外引入分布式锁服务解决Master选取的问题。
可选用的开源框架有:Quartz、Chronos和Scheduled Job，Quartz应用比较广泛，提供多种触发器供使用，当搭建Quartz集群时候，通过悲观锁和标志字段等方式保证一个作业不会被多个Quartz进程调度。Chronos通过Leader和非Leader节点实现分布式调度控制，具备WEBUI、支持ISO8601重复事件表示法、作业精细化等等优势。Scheduled Job是kubernets用于管理事件的作业。
本文基于《云原生应用架构实践》理解整理而成。
