微服务架构在容器云中的应用实践

随着信息化建设的迅速发展,电网传统业务应用面临资源不能高效动态伸缩、高效迁移部署等方面的问题,亟 需在开发平台中引入微服务架构。以Docker 为代表的容器技术则为微服务理念提供了匹配的实现机制,本文从什么是微服 务切入,详细介绍了微服务架构的优势,从电网容器云平台自身实践出发,给出了微服务架构的云端应用实践。     

基于微服务架构的新零售系统设计与应用

提出一种基于微服务的系统架构方法以解决企业向新零售转型过程中原有信息系统架构需要重塑的问题。采用Spring Cloud设计了一套全局的微服务协调治理框架；对于标准Spring Cloud框架在实际应用中存在的缺陷和不足，在服务治理、服务间请求认证、服务配置等核心环节自主研发设计了解决方案；将该微服务框架在国内某传统企业实施落地，设计了企业新零售系统（NRS）整体架构并完成系统升级。实践表明，采用微服务架构后服务平均响应时间缩短50%，请求错误率降低至0.01%，最大QPS提高至8200，系统整体性能提升显著。     

一种优化的数据流驱动的微服务化拆分方法

近年来,微服务架构已经成为软件工程领域比较流行的架构风格,其天然支持DevOps和持续交付、以及可伸缩性、可扩展性好等特性驱动着业界实践者纷纷向微服务架构迁移.然而,采用微服务架构也面临诸多挑战,其中最关键的是缺乏自动化、一体化的解决方案来高效支持面向微服务的拆分设计以及候选微服务架构的评估.为了应对该挑战,本文对已有的数据流驱动的服务拆分方法的局限问题（例如,效率和灵活性）进行改进,在此基础上提出了一种优化的服务拆分方法（DFD-A）.该方法通过动静态分析相结合的方式实现了更加高效的数据流信息自动化收集,同时采用了两阶段的聚类算法来取代完全基于自定义规则的服务拆分算法.本文同时实现了原型工具来支持从数据收集分析、服务拆分到候选微服务架构评估的完整且自动化的过程.案例研究结果表明本文所提出优化方法DFD-A及其原型工具在保证拆分结果有效性的基础上,可以更加高效且灵活地支持面向微服务的自动化拆分与评估.     

消息驱动的机器学习微服务架构探析

介绍了微服务的定义,分析了当前几种主流的微服务架构风格各自的优缺点,提出了一种优缺点更加均衡、更加易于实现的基于消息中间件的微服务架构.分析了中小企业开发机器学习模块的痛点,提出了在基于消息的微服务架构中新增机器学习模块开发智能化应用的方法,给出了消息驱动的微服务架构案例,供开发者参考.     

微服务对传统应用的改造及设计

微服务是一种架构模式,属于分布式架构系统,相对于传统单体应用架构,微服务架构具有跨语言、易部署、高可用、可伸缩等优点。但微服务在有许多优点的同时也有很多需要突破改造的难点,本文在对微服务架构说明的基础上,给出了微服务的设计及架构方案,并着重结合工作中项目的实际情况,给出了与传统单体应用升级的整合方案。微服务的框架较多,本文在框架的实现过程中,采用开源分布式服务框架 Spring Cloud。最后基于该框架搭建了"智能报表平台微服务系统"。目前,该平台响应迅速,运行稳定,部署拓展方便快捷。     

面向持续软件工程的微服务架构技术专题前言

随着软件互联网化和服务化的高度发展,持续性(continuity)成为现代软件系统的基本特性之一,覆盖从商业策划、软件开发、运维、演化的所有环节,使得软件系统在持续稳定提供功能和服务的同时,软件系统的边界和内部结构始终处于不断变化、持续更新和适应之中,持续软件工程(continuous software engineering)由此被提出并迅速得到广泛的实践应用.微服务(microservice)架构作为一种全新的去中心化分布式架构,在软件架构层面成为适应持续软件工程发展的必然趋势,而领域驱动设计(domain-driven design,简称DDD)伴随着微服务架构的兴起也重新获得了业界的广泛关注,二者共同关注服务自顶向下的合理设计和分解.微服务架构与领域驱动设计共同支持实现现代软件系统的持续性特征.为了反映中国学者和实践者在求解以微服务架构为代表的持续软件工程所面临的架构难题和挑战过程中取得的理论、技术或实验方面的创新性、突破性的高水平研究成果,特设立此专题. 本专题采取公开征稿的方式,共收到19篇投稿并通过了形式审查.特约编辑邀请了20余位领域专家参与审稿,每篇稿件至少邀请2位评审专家并经过两轮审稿.共计10篇稿件通过第1轮评审,并在CCF中国软件大会上进行了报告.经过第2轮终审,最终有6篇论文入选本专题.其中, 论文“基于混沌工程的微服务韧性风险识别和分析”研究微服务架构系统的韧性风险识别问题,通过向系统引入随机环境扰动并观察服务性能的变化来寻找潜在韧性风险,向运维人员提供参考. 论文“面向微服务架构的开发组织适应性评估框架”通过系统化文献综述得出了使用微服务架构对组织产生的7个方面的影响,进一步提出了一个用于评估并提高开发组织对于微服务架构的适应性的评估框架. 论文“一种优化的数据流驱动的微服务化拆分方法”提出了一种自动化的微服务拆分与评估方法DFD-A,支持从数据收集分析、服务拆分到候选微服务架构评估的自动化设计过程,并实现了原型工具. 论文“一种监控系统的链路跟踪型日志数据的存储设计”基于开源的应用性能监控系统CAT,提出了一种针对tracing类型日志数据的存储设计方案,提升了存储效率和查询效率,并在美团点评线上系统中得到真实 应用. 论文“基于多源特征空间的微服务可维护性评估”提出了一种多源特征空间模型以统一表示软件维护过程中产生的多源数据.基于该模型提出了微服务代码可维护性度量,并实现了原型工具MicroEvaluator. 论文“多版本共存的微服务系统自适应演化方法”针对微服务系统中的多版本共存现象和用户/运维需求的变化,提出了最优化微服务系统演化方案的设计方法,实现了相应的编程框架以支持微服务系统自适应演化. 本专题面向持续软件工程和微服务架构的研究人员和工程实践人员,内容涵盖系统软件、软件工程等领域,反映了我国学者在以微服务架构为代表的持续软件工程方法、技术以及支持工具等方面的高水平研究成果.感谢《软件学报》编委会、中国计算机学会软件工程专委会与系统软件专委会对专题工作的指导和帮助,感谢专题全体评审专家及时、耐心、细致的评审工作,感谢踊跃投稿的所有作者.希望本专题能够对国内持续软件工程和微服务领域的科研工作有所促进.     

微服务架构的测量设备溯源系统设计

介绍一种微服务架构的测量设备溯源管理系统的设计.通过微服务架构与传统单体架构的对比,分析了微服务架构的优势和设计原则,将其运用于企业测量设备溯源系统中,实现了系统的设备管理、设备检定管理、设备溯源审批管理和系统信息维护等功能.由于采用Spring Could微服务架构,使得系统具有良好的可扩展性,方便后期维护.     

气象信息决策支持系统微服务化改造及设计

气象信息决策支持系统是服务于国办和应急管理部的决策业务系统,系统采用传统的Web服务架构开发,目前很难满足面向山洪地质灾害防治和应急管理需求的行业服务应用,不能支撑各行业领域定制服务功能,因此需要以"微服务"架构思想对系统进行功能升级改造,实现功能服务管理去中心化,系统部署独立化,功能实现接口化,能够灵活应对本地化和行业化需求。"微服务"是一种架构模式,属于分布式架构系统,具有跨语言、"易部署"等优点,但"微服务"在对传统系统应用改造中也有许多需要突破的难点。本文在对"微服务"架构技术体系研究的基础上,结合气象信息决策支持系统的架构及业务体系,给出了系统微服务化改造的设计方案。     

一种基于微服务架构的服务划分方法

对单体系统进行微服务划分能有效缓解单体架构中系统冗余、难以维护等问题,但是现有的微服务划分方法未能充分利用微服务架构的属性信息,导致服务划分结果的合理性不高.文中给出了一种基于微服务架构的服务划分方法.该方法通过系统服务与属性的关联信息来构建实体-属性关系图,然后结合微服务架构的特征信息与目标系统的需求信息制定服务划分规则,量化两类顶点之间的关联信息,生成实体-属性加权图,最后应用加权的GN算法自动地实现系统的微服务划分.实验结果表明,该方法在服务划分的时效性上有较大提升,并且生成的微服务划分方案在评估指标上的表现更好.     

基于混沌工程的微服务韧性风险识别和分析

微服务架构近年来已成为互联网应用所采用的主流架构模式.然而相比传统的软件架构，微服务架构更加复杂的部署结构使其面临更多能导致系统发生故障的潜在威胁，且微服务架构系统故障的症状也更加多样化.在可靠性等一些传统的软件度量已不能充分体现微服务架构系统故障应对能力的情况下，微服务的开发者们开始使用“韧性”（Resilience）一词描述微服务架构系统的故障应对能力.为了提高微服务架构系统的韧性，开发者们往往需要针对特定的系统环境扰动因素设计应对机制.如何判断一个系统环境扰动因素是否为影响微服务系统韧性的风险因素，以及如何在系统运行发布之前尽可能多地寻找到这些潜在的韧性风险，都是微服务架构系统开发过程中待研究的问题.在作者在先前研究中提出的微服务韧性度量模型的基础上，结合混沌工程，本文提出了针对微服务架构系统的韧性风险识别和分析方法.韧性风险的识别方法通过不断的向微服务架构系统引入随机系统环境扰动并观察系统服务性能的变化，寻找系统潜在的韧性风险，大幅减少了软件风险识别过程中的人力成本.对于识别到的韧性风险，通过收集执行混沌工程过程中的系统性能监控数据，韧性风险分析方法将利用因果搜索算法构建出各项系统性能指标之间的影响链路，并将可能性较高的链路提供给运维人员作为进一步分析的参考.最后，通过在一个微服务架构系统上实施的案例研究展示了本文提出的韧性风险识别和分析方法的有效性.     

微服务框架介绍与实现

相对于传统单块架构,微服务框架具有技术选型灵活、独立按需扩展、可用性高等优点,更适合当前互联网时代需求。但微服务架构的应用也会引入新的问题,如跨进程通讯、服务注册发现等。文章在对传统框架和微服务框架进行分析比较的基础上,给出了微服务框架的一种实现方案。该方案设计了微服务框架的整体架构,对微服务框架引入的关键问题给出了解决方案。采用该实现方案进行业务系统开发,开发人员只需要关注微服务内部业务功能的开发,微服务之间的注册、发现、监控由微服务框架完成,简化了系统开发的难度,提高开发效率。     

基于微服务架构的众包图像数据集标注系统

深度学习在图像识别领域凸显出了优势,而在深度学习图像识别模型训练的准备阶段,制备图像数据集需要人工将图片上的信息进行标注.这一准备过程往往需要耗费大量人力成本与时间成本.为了提升数据制备阶段的工作效率,从而加速深度学习模型的生成与迭代,提出了一种基于微服务架构的多人协作众包式图像数据集标注系统.通过将繁重的标注任务划分为不同的小任务,使更多的人能够参与并协同完成数据标定.通过引入对象存储机制并采用微服务架构,提升了系统性能,在开发阶段使用了基于Gitlab的持续集成与持续部署,实现了系统的快速迭代与部署,提升了微服务系统在开发过程中的集成效率.     

基于微服务架构的企业ERP设计与应用

随着云计算、大数据的发展,以及企业应用的规模、复杂度增加和产品需求不断扩展,传统单体式架构ERP系统中存在可扩展性差、灵活性低等弊端.本文提出了使用微服务架构来构造企业应用,首先分析了微服务架构的特点,针对微服务架构的服务独立、低耦合、可扩展等优势,设计了基于微服务的企业ERP系统架构,解决了ERP开发中接口协作问题,提出基于微服务的实现技术Spring Cloud来重构应用,最后详细论述了在开源环境下微服务应用开发过程.包括Spring Boot子系统构建、服务注册中心搭建、负载均衡架构设计、网关设计等,并完成了系统的接口和性能测试,论证了基于微服务架构系统的易维护、扩展等优势.     

应用型本科院校移动微服务平台设计与实现

传统以PC为入口的应用模式因受时间和空间等条件限制,已无法满足移动互联时代下用户的信息化需求。为此,构建一种获取信息化服务更为方便快捷的方式是十分必要的。本文提出一种以微服务架构为主体架构的移动微服务平台设计和建设方案,通过与校园基础平台深度对接和集成融合,构建一个统一开放、高效便捷的移动微服务平台,丰富核心业务轻应用和开放性微应用的开发,形成良好的移动校园生态圈。实践的结果表明,采用该方案建设的移动微服务平台能够为师生提供更加优质高效的移动信息化服务。     

一种支持多种编程语言的微服务应用环境实现方法

微服务架构由于其开发、部署、维护的模块化和独立特性,非常适合各种复杂工业应用的开发,互联网、云计算、大数据的快速发展也使得微服务架构成为当前软件开发的主流应用技术.本文针对典型的微服务架构,给出了一种能够兼容JAVA、Python、C++、C#等编程语言开发的微服务应用环境实现方法.实际测试表明,该方法能够实现上述编程语言开发的微服务应用独立部署和并行运行,可用于企业业务应用微服务模块的开发和部署.     

基于微服务架构的大数据应用开发创新实践

为解决核电企业面临的海量数据组合查询搜索问题,江苏核电积极开展基于大数据技术和面向微服务架构的应用架构研究。以开源软件体系为依托,采用分层架构设计的方法,将大数据技术平台划分为数据采集层、数据计算层、数据服务层、数据应用层这几个层次。在各个层次上,研究和探索使用主流的大数据技术产品满足对应层次的需要。在应用架构上,创新性使用微服务架构来替代以往的单体应用开发模式,基于业内主流的Spring Cloud技术体系,实现了应用架构的全面微服务化。通过新的应用架构,不仅通过用户实时统计分析的应用开发来验证了微服务相关的服务注册中心、服务配置中心、服务发现、网关路由、服务高可用、服务负载均衡、服务快速API化等相关技术方案,而且为基于大数据与微服务的技术融合提供了一条可工程化的路径。     

柔性微服务安全访问控制框架

微服务架构实现了应用服务的业务解耦和技术栈分离,但更多的微服务也增加了进程间无状态服务调用频度,如何在保证服务性能的同时确保无状态服务之间的安全访问控制是微服务安全架构面临的关键问题.本文设计了一种柔性微服务安全访问控制框架,结合微服务API网关、轻量级微服务访问令牌构建方法以及柔性适配的微服务安全控制策略等特征,提高了微服务的柔性安全控制能力,经试验分析,代价更小,并在实际项目中验证了框架及方法的有效性.     

一种微服务框架的实现

相对于传统单块架构,微服务框架具有技术选型灵活、独立按需扩展、可用性高等优点,更适合当前互联网时代需求. 但微服务架构的应用也会引入新的问题,如跨进程通讯、服务注册发现、分布式Session管理等. 本文在对传统框架和微服务框架进行分析比较的基础上,给出了微服务框架的一种实现方案. 该方案设计了微服务框架的功能架构,对微服务框架引入的关键问题给出了解决方案. 采用该实现方案进行业务系统开发,开发人员只需要关注微服务内部业务功能的开发,微服务之间的注册、发现、监控和Session管理由微服务框架完成,简化了系统开发的难度,提高开发效率.     

云环境中Web应用的微服务架构评估

云计算为我们提供了一种全新、高效的方式来部署可扩展的Web应用,这种方式使企业的应用可以按需对计算资源进行分配.微服务架构用于将庞大复杂的应用系统拆分为一系列可独立开发、测试、部署、运行、升级的服务模块.微服务架构为大批互联网企业实现云环境中的应用扩展、降低应用开发复杂度、实现敏捷开发提供了更加有效地方法.本文分析并测试了微服务架构模式,通过一个具体案例——在云环境中开发和部署的企业级应用系统,对两种架构模式实现（单体架构模式和微服务架构模式）进行性能测试,得出评估结果,这些结果对解决企业级应用微服务化中可能遇到的问题具有一定指导意义.     

基于微服务架构的基础设施设计

本文首先分析传统的单体架构进而解释微服务架构以及分布式环境下四层架构,详细分析了迁移需解决的关键问题如服务间通信机制、数据最终一致性等;然后分析了分布式系统核心问题和Dev Ops基本原则,以此为设计依据提出微服务架构基础设施总体设计,并且对其关键组件如服务注册与发现、持续交付平台、服务网关的实施提出具体方案;最后针对微服务架构基础设施在运维管理中的应用场景进行了探讨,说明了微服务架构设计思想优于单体架构设计思想。