Wie implementiert man Lastausgleich und Überlastschutz von Diensten in einer Microservice-Architektur?

Mit der Entwicklung der Internettechnologie und der kontinuierlichen Erweiterung von Anwendungsszenarien ist die Microservice-Architektur zu einem Trend in der Entwicklung von Internetanwendungen geworden. Die Microservice-Architektur kann ein großes Anwendungssystem in mehrere kleine Dienste aufteilen. Jeder Dienst kann unabhängig voneinander bereitgestellt, gewartet und erweitert werden, wodurch die Skalierbarkeit und Wartbarkeit des Anwendungssystems verbessert und die Entwicklungseffizienz sowie die Betriebs- und Wartungseffizienz verbessert werden.

In der Microservice-Architektur wird jedoch das Kommunikationsprotokoll zwischen Diensten über das Netzwerk ausgeführt, und die Kommunikationsqualität des Netzwerks ist sehr instabil. Wenn das Anforderungsvolumen eines bestimmten Dienstes bei hoher Auslastung zu groß ist, kann dies zum Absturz des Dienstes oder zu längeren Antwortzeiten führen, was sich auf die Leistung des gesamten Anwendungssystems auswirkt. Daher ist es eine große Herausforderung in der Microservice-Architektur, einen hochverfügbaren Lastausgleich und Überlastschutz für Dienste zu erreichen.

In diesem Artikel wird unter folgenden Aspekten erläutert, wie der Dienstlastausgleich und der Überlastschutz in der Microservice-Architektur implementiert werden.

1. Dienstlastausgleich

Dienstlastausgleich bezieht sich auf die gleichmäßige Verteilung von Anforderungen auf mehrere Dienstknoten, um den Zweck des Lastausgleichs zu erreichen. Zu den gängigen Lastausgleichsalgorithmen gehören Polling, gewichtetes Polling, geringste Verbindungen, kürzeste Antwortzeit usw. In einer Microservice-Architektur werden Service-Gateways im Allgemeinen verwendet, um den Lastausgleich von Diensten zu implementieren.

1. Service Gateway

Service Gateway ist eine wichtige Komponente in der Microservice-Architektur und ist für das Service-Routing und den Lastausgleich verantwortlich. Das Service-Gateway kann Anforderungen von Clients an verschiedene Back-End-Dienste weiterleiten und Serviceknoten gemäß einem bestimmten Lastausgleichsalgorithmus auswählen.

2. Lastausgleichsalgorithmus

Um im Service-Gateway einen Lastausgleich der Dienste zu erreichen, muss ein geeigneter Algorithmus ausgewählt werden. Zu den gängigen Algorithmen gehören Polling, gewichtetes Polling, minimale Anzahl von Verbindungen, minimale Antwortzeit usw. Der Abfragealgorithmus bezieht sich auf die sequenzielle Verteilung von Anforderungen an verschiedene Dienstknoten. Jeder Knoten teilt die Last gleichmäßig, kann jedoch die ungleichmäßige Last der Knoten nicht bewältigen. Der gewichtete Abfragealgorithmus kann verschiedenen Dienstknoten unterschiedliche Gewichtungen zuweisen, um eine proportionale Zuteilung von Anforderungen an Dienstknoten zu erreichen. Der Algorithmus für die minimale Anzahl von Verbindungen bezieht sich auf das Senden von Anforderungen an den Dienstknoten mit der geringsten Anzahl aktueller Verbindungen, um Lastausgleich und Flusskontrolle zu erreichen. Der Algorithmus mit der kürzesten Antwortzeit bezieht sich auf das Senden von Anforderungen an den Dienstknoten mit der kürzesten Antwortzeit. Dieser Algorithmus kann jedoch zu einer ungleichmäßigen Knotenlast führen und muss in Verbindung mit der Flusskontrollstrategie angepasst werden.

2. Überlastungsschutz

Da in der Microservice-Architektur die Kommunikation zwischen Knoten über das Netzwerk erfolgt, ist die Kommunikationsqualität des Netzwerks instabil. Wenn das Anforderungsvolumen eines bestimmten Dienstknotens zu groß ist, kann dies zu einer Überlastung des Knotens oder sogar zu einem Absturz führen, was die Stabilität des gesamten Systems beeinträchtigt. Daher ist es notwendig, einen Überlastschutzmechanismus zu implementieren, um die Stabilität von Dienstknoten zu schützen.

1. Flusskontrolle

Flusskontrolle bezieht sich auf die Festlegung der Anzahl gleichzeitiger Anfragen für einen Knoten. Wenn die Anzahl gleichzeitiger Anfragen für einen Knoten den Schwellenwert erreicht, werden neue Anfragen abgelehnt. Die Flusskontrolle kann Knoten vor einer Überlastung durch Anfragen schützen und es Knoten ermöglichen, normal auf Anfragen zu reagieren. Zu den gängigen Flusskontrollalgorithmen gehören der Token-Bucket-Algorithmus, der Leaky-Bucket-Algorithmus, der Fensterzähler usw.

2. Schmelzen

Schmelzen bedeutet, dass die Anfrage des Knotens sofort getrennt wird, wenn eine Ausnahme auf einem Serviceknoten auftritt, um zu verhindern, dass weiterhin Anfragen an den abnormalen Knoten gesendet werden, und um die Antwortgeschwindigkeit des Knotens zu verringern. Leistungsschalter können abnormale Anforderungen von Knoten reduzieren und die Stabilität und Verfügbarkeit des Knotens gewährleisten. Zu den gängigen Fusionsalgorithmen gehören zustandsautomatenbasierte Fusionsalgorithmen, zeitfensterbasierte Fusionsalgorithmen usw.

3. Downgrade

Downgrade bezieht sich auf die Reduzierung der Dienstqualität und das Erreichen der Mindestfunktion des Dienstes, wenn der Knoten überlastet oder abnormal ist. Durch ein Downgrade können die Stabilität des Knotens und die Verfügbarkeit des Dienstes sichergestellt werden. Zu den gängigen Downgrade-Lösungen gehören Downgrade-Dienste, Downgrade-Parameter, Downgrade-Rückgabewerte usw.

Zusammenfassung

In der Microservice-Architektur sind Service-Lastausgleich und Überlastschutz wichtige Mittel, um eine hohe Verfügbarkeit zu erreichen. Durch angemessene Lastausgleichsalgorithmen und Überlastschutzmechanismen können die Stabilität und Verfügbarkeit von Serviceknoten gewährleistet und die Leistung und Zuverlässigkeit des Systems verbessert werden.

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