vivo?互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)就近路由技術(shù)實戰(zhàn)
在vivo互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)高速發(fā)展的同時,支撐的服務(wù)實例規(guī)模也越來越大,然而單個機房能承載的機器容量是有限的,于是同城多機房甚至多地域部署就成為了業(yè)務(wù)在實際部署過程中不得不面臨的場景。
一般情況下,同一個機房內(nèi)部的網(wǎng)絡(luò)調(diào)用平均時延在0.1ms左右,同城多個機房之間的平均時延在1ms左右,跨地域機房之間的網(wǎng)絡(luò)時延則更大,例如北京到上海的平均時延達到了30ms以上。
在業(yè)務(wù)多機房部署場景中,內(nèi)部服務(wù)如果存在大量的跨機房、甚至跨地域的網(wǎng)絡(luò)調(diào)用,則請求時延會顯著加大,會直接影響到服務(wù)質(zhì)量,甚至是用戶體驗。
二、解決方案
要解決以上問題,只需要實現(xiàn)服務(wù)消費者和服務(wù)提供者之間的網(wǎng)絡(luò)調(diào)用盡量是同機房內(nèi)部、或者是同地域即可,即服務(wù)消費者在調(diào)用服務(wù)提供者時,優(yōu)先調(diào)用部署在本機房的服務(wù)提供者,當本機房沒有部署該服務(wù)提供者時,再跨機房調(diào)用同地域的同城機房、甚至是跨地域機房的服務(wù)。
以上策略我們內(nèi)部稱為?就近路由。業(yè)務(wù)的就近路由示意圖如下:
為了簡單易用,vivo內(nèi)部的服務(wù)間調(diào)用均使用了RPC框架來實現(xiàn),在Java技術(shù)棧方向,我們選擇了阿里巴巴開源的RPC框架 Dubbo,針對該場景的問題,我們擴展了Dubbo框架的源碼實現(xiàn),提供了?Dubbo就近路由能力。
三、技術(shù)原理說明
在服務(wù)提供者注冊服務(wù)時,把該實例節(jié)點的機房信息【我們內(nèi)部將機房標簽定義為 app_loc 字段】注冊到注冊中心,在開啟了就近路由策略后,消費者在過濾服務(wù)列表時,會自動篩選、匹配和消費者自己 app_loc 字段相同的服務(wù)提供者列表,從而實現(xiàn)就近路由訪問。我們實現(xiàn)的就近路由策略,在本機房存在對應(yīng)服務(wù)提供者的情況下,消費者會優(yōu)先調(diào)用本機房的服務(wù)。
四、實現(xiàn)方案
開源版本的Dubbo框架并不提供就近路由能力,我們需要基于Dubbo框架源碼擴展實現(xiàn)。Dubbo框架整體設(shè)計如下:【左側(cè)為服務(wù)消費者使用的接口,右側(cè)為服務(wù)提供方使用的接口】。
我們知道,Dubbo框架中服務(wù)消費者選擇具體的服務(wù)提供者實例調(diào)用的匹配、篩選邏輯是在 Consumer 側(cè)完成的,在 Cluster 層中,消費者會先應(yīng)用用戶配置的 Router 規(guī)則,然后再符合規(guī)則的服務(wù)提供者列表中,使用 LoadBalance 策略選擇具體的服務(wù)提供者節(jié)點進行調(diào)用。
結(jié)合Dubbo框架源碼實現(xiàn),我們選擇基于Dubbo 2.7.x版本的router層擴展接口?org.apache.dubbo.rpc.cluster.Router?實現(xiàn)一種新的路由方式,即就近路由(我們內(nèi)部標識為 NearestRouter)。
有了具體的解決方案,我們很快就完成了代碼開發(fā),內(nèi)部也發(fā)布了一個集成就近路由策略的Dubbo版本,但在實際的線上灰度和業(yè)務(wù)推廣過程中,我們實現(xiàn)的初版就近路由碰到了新的問題:
- 基于機房容量、機器成本等因素考慮,并不是所有的業(yè)務(wù)都實現(xiàn)了多機房部署,即有部分業(yè)務(wù)只實現(xiàn)了單機房部署,這部分業(yè)務(wù)的消費方無法實現(xiàn)同機房內(nèi)部調(diào)用;
- 即使部分業(yè)務(wù)實現(xiàn)了多機房部署,但多個機房之間能提供的服務(wù)容量并不是相同的,對于服務(wù)容量較小的機房,如果一部分服務(wù)節(jié)點不可用,剩下的服務(wù)節(jié)點能提供的服務(wù)容量無法支撐本機房的消費方調(diào)用時,會造成該機房內(nèi)的服務(wù)節(jié)點雪崩;
- 業(yè)務(wù)側(cè)在開啟就近路由策略時,希望消費服務(wù)的業(yè)務(wù)方能逐個開啟,有一段時間的灰度觀察過程,保證更平滑的升級驗證;而不是比較粗暴的要么開啟,要么關(guān)閉;
- 部分消費者的Dubbo版本較低,不支持就近路由功能,或者不支持配置應(yīng)用維度的就近路由,在業(yè)務(wù)灰度過程中,希望能實現(xiàn)向前兼容,業(yè)務(wù)側(cè)不報錯。
基于以上問題,我們細化了實現(xiàn)方案:
- 就近路由策略默認不強制執(zhí)行,即當本機房不存在服務(wù)提供者時,不再區(qū)分本機房、跨機房,就近路由策略自動失效,優(yōu)先保障服務(wù)之間的正常調(diào)用;
- 支持設(shè)置就近路由策略的降級閾值,在調(diào)用本機房服務(wù)的過程中,當 本機房服務(wù)實例數(shù)量 / 集群服務(wù)實例數(shù)量 得到的數(shù)值小于設(shè)置的降級閾值時,我們認為當前機房的服務(wù)容量無法支撐本機房的消費方調(diào)用,就近路由策略自動失效;
- 支持配置應(yīng)用維度的就近路由策略,即配置的就近路由策略可只針對配置的應(yīng)用生效,實現(xiàn)應(yīng)用維度的灰度效果;
- 實現(xiàn)Dubbo版本自動校驗?zāi)芰?,不滿足開啟就近路由策略條件的業(yè)務(wù),提示用戶不開啟。
有了以上細化方案,我們梳理的就近路由大致邏輯流程如下:
擴展Dubbo框架 Router 接口實現(xiàn)的 NearestRouter 核心代碼如下:
public List> route(List> invokers, URL consumerUrl, Invocation invocation) throws RpcException {
// validate application name (this.url -> routerUrl)
String applicationName = getProperty(APP_NAME, consumerUrl.getParameter(CommonConstants.APPLICATION_KEY, ""));
boolean validAppFlag = application.equals(applicationName) || CommonConstants.ANY_VALUE.equals(application);
if (!validAppFlag) {
return invokers;
}
String local = getProperty(APP_LOC);
if (invokers == null || invokers.size() == 0) {
return invokers;
}
List> result = new ArrayList>();
for (Invoker invoker: invokers) {
String invokerLoc = getProperty(invoker, invocation, APP_LOC);
if (local.equals(invokerLoc)) {
result.add(invoker);
}
}
if (result.size() > 0) {
if (fallback){
// 開啟服務(wù)降級,available.ratio = 當前機房可用服務(wù)節(jié)點數(shù)量 / 集群可用服務(wù)節(jié)點數(shù)量
int curAvailableRatio = (int) Math.floor(result.size() * 100.0d / invokers.size());
if (curAvailableRatio <= availableRatio) {
return invokers;
}
}
return result;
} else if (force) {
LOGGER.warn("The route result is empty and force execute. consumerIp: " NetUtils.getLocalHost()
", service: " consumerUrl.getServiceKey() ", appLoc: " local
", routerName: " this.getUrl().getParameterAndDecoded("name"));
return result;
} else {
return invokers;
}
}
在vivo內(nèi)部的服務(wù)治理平臺上,我們提供了可視化的配置能力,頁面內(nèi)容如下:
通過擴展Dubbo框架,服務(wù)治理平臺能力支持,我們以上問題都得到了較好的解決。
五、寫在將來
雖然以上解決方案能覆蓋我們當前業(yè)務(wù)場景中的大部分問題,隨著業(yè)務(wù)的高速發(fā)展,新的業(yè)務(wù)問題也接踵而至。
- 當前就近路由策略代碼實現(xiàn)集成在Dubbo框架中,業(yè)務(wù)側(cè)需升級Dubbo框架版本才能完成升級,升級周期長,框架碎片化問題趨向嚴重;
- 當前業(yè)務(wù)服務(wù)注冊時攜帶的機房信息比較有限,例如缺失服務(wù)實例所在的機架信息,和當前服務(wù)同城的其他機房信息等,該類信息可支持我們實現(xiàn)更豐富的就近路由策略;
- 業(yè)務(wù)側(cè)的流量灰度策略較豐富,除了就近路由策略之外、往往還需要結(jié)合Dubbo框架自帶的條件路由、標簽路由策略才能實現(xiàn);
- 在特定場景下,就近路由策略失效由框架自動完成,業(yè)務(wù)側(cè)缺少及時的感知能力。
針對以上問題,我們的解決思路如下:
- 適配云原生ServiceMesh技術(shù)方案,實現(xiàn)RPC框架復(fù)雜邏輯和業(yè)務(wù)代碼的分層解耦,業(yè)務(wù)側(cè)集成的SDK功能偏向簡單,版本迭代較少,版本碎片化問題能得到較好解決;框架的復(fù)雜邏輯下沉到Agent端,框架升級業(yè)務(wù)基本無感知。幸運的是Dubbo 3.0 版本已規(guī)劃增加對云原生的支持,我們將持續(xù)關(guān)注;
- Dubbo框架的注冊中心和內(nèi)部CMDB系統(tǒng)結(jié)合,可以獲取到更多維度的信息,不限于該服務(wù)節(jié)點所在的機架、同城的其他機房信息等。目前vivo內(nèi)部已啟動自研注冊中心,可在該場景的能力建設(shè)上走的更遠;
- 服務(wù)治理平臺結(jié)合業(yè)務(wù)側(cè)常用的流量灰度策略,提供結(jié)合就近路由、條件路由、標簽路由的組合式路由策略,提供更豐富的流量路由能力;
- 針對框架錯誤、異常、自適應(yīng)變更等的告警需求,vivo內(nèi)部規(guī)劃建設(shè)統(tǒng)一的框架SDK側(cè)的監(jiān)控告警能力,對于常見的錯誤、異常、自適應(yīng)變更等,從SDK側(cè)直接捕獲,并和告警中心進行聯(lián)動,縮短整個監(jiān)控告警的鏈路路徑,讓業(yè)務(wù)側(cè)能及時感知,甚至是提前感知。