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教你如何用Nginx搭建一个安全的、快速的微服务架构(一)
2019-09-17 18:52:55 】 浏览:61
Tags:何用 Nginx 搭建 一个 安全 快速 服务 架构

今天我们要谈论微服务以及如何使用Nginx构建一个快速的、安全的网络系统。最后,我们将向您展示一个使用Fabric模式如何非常快速和轻松地构建一个微服务的demo。

在我们探讨Fabric模式之前,我想谈一谈微服务并且从Nginx的角度来看这意味着什么。

0:56 - 大转变

如何用Nginx搭建一个安全的、快速的微服务架构

微服务已经引起了应用程序架构的重大转变。

如何用Nginx搭建一个安全的、快速的微服务架构

当我第一次开始构建应用程序时,他们都是差不多的。幻灯片中所展示的单体架构也象征了应用程序的构造方式。

目前存在着某种类型的虚拟机(VM),对我来说,就是通常的Java。在虚拟机中应用的功能组件以对象的形式存在,这些对象是在内存中相互通讯的,它们将来来回回处理并进行方法调用。偶尔,你会采用诸如通知等机制来接触到其他系统以便获取数据或传递信息。

如何用Nginx搭建一个安全的、快速的微服务架构

有了微服务之后,应用程序如何构建的范式是完全不同的了。你的功能组件会从在同一个主机的内存中通过虚拟机相互通讯转变到部署在容器中,并且使用Restful API调用通过HTTP来相互连接。

这是非常强大的,因为它赋予了你功能隔离。它为您提供了更细粒度的可伸缩性,并且你可以获得更好地处理故障的弹性。很多情况下这是简单的事实,你只需要使用HTTP进行跨网络调用。

现在,这种方法也有一些缺点。

一件轶事

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如何用Nginx搭建一个安全的、快速的微服务架构

我有一个暗黑的秘密,我是一个微软的员工并且从事.Net开发已经很多年了。当我在那儿的时候,我搭建了一个他们的名为Showcase的视频发布平台。

Showcase是一个用来将微软内部发布的所有视频发布到网上的工具。人们可以观看这些视频并进行学习,比如Microsoft Word的使用提示和技巧。这是一个非常受欢迎的平台,我们有很多人使用它,并且其中很多人都会在我们发布的视频上发表评论。

Showcase从一开始就是一个.Net单体应用,随着它日益受欢迎,我们决定应该将它更换为SOA架构。转换是相对容易的。Visual Studio提供了本质上的翻转开关的能力,也就是将你的DLL调用转变为Restful API调用。随着一些小的重构,我们能够让我们的代码运行得相当好。我们也为这些评论和应用内的社区功能使用智能社区服务。

紧密的回路问题

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如何用Nginx搭建一个安全的、快速的微服务架构

看起来我们是SOA可行的,在我们的首次测试中,一切都工作正常,直到我们将系统切换到我们的Staging环境并开始使用生产环境数据时,我们就会看到一些严重的问题。这些问题在在页面上有很多评论。

这是一个非常受欢迎的平台,其中的一些页面已经有多达2000条评论了。当我们深入这些问题时,我们意识到这些页面需要花费一分钟进行渲染的原因是因为智能社区服务首先需要填充用户名,然后对每一个用户名都需要发起一个对于用户数据库的网络调用来获得用户详细信息并且填充在渲染页面上。这是非常低效的,需要一到两分钟来渲染页面,而在内存中进行通常只需要5到6秒钟。

缓解

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如何用Nginx搭建一个安全的、快速的微服务架构

当我们经历了发现和解决问题的过程后,我们最终通过一些措施来调整优化系统,比如对所有的请求进行分组。我们缓存了一些数据,最终我们优化了网络来真正的提高性能。

所以,这与微服务有什么关系呢?对的,借助于微服务,你基本上是采用SOA架构的,并且会将其放入超光速引擎中。在SOA架构中所有的对象都是包含在单个虚拟机中并且在其内部管理,在内存中相互通讯,而现在微服务中是使用HTTP进行数据交换的。

当这样做没有问题时,你会获得很好的性能和线性可伸缩性。

Nginx能够很好地与微服务工作

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如何用Nginx搭建一个安全的、快速的微服务架构

Nginx是一个你可以用来过渡到微服务的最佳工具之一。

关于Nginx和微服务的一些历史。我们从一开始就参与了微服务运动,还是第一个从Docker Hub下载应用的,我们的客户以及那些拥有一些世界上最大的微服务安装量的最终用户广泛地在他们的基础设施使用Nginx。

原因是Nginx很小、很快并且很可靠。

Nginx微服务参考架构

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如何用Nginx搭建一个安全的、快速的微服务架构

我们还致力于在Nginx内部使用微服务工作已经有一段时间了。这是一个我们已经搭建的程式化的Nginx微服务参考架构,目前正在AWS上运行。

我们拥有6个核心的微服务,它们都运行在Docker容器里。我们决定建立一个多语种的应用,所以每个容器都可以运行不同的语言,我们目前使用了Ruby、Python、PHP、Java和Node.js。

我们搭建了这个使用十二要素应用的系统,稍加修改,就会使其更好地为微服务工作从而可以替代Roku平台。稍后,我们将向您展示一个实际上运行在demo里的应用。

MRA的价值

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如何用Nginx搭建一个安全的、快速的微服务架构

为什么我们要建立这样一个参考的微服务架构呢?

我们建立这个参考架构是因为我们需要给我们的客户提供构建微服务的蓝图,我们也想在微服务上下文中测试Nginx和Nginx Plus的功能,弄清楚如何才能更好地利用它的优势。最后,我们要确保我们对于微服务生态系统以及其可以给我们提供什么有一个深入的理解。

网络问题

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如何用Nginx搭建一个安全的、快速的微服务架构

让我们回到我们讨论的大转变。

从将运行在内存里并且被虚拟机管理的你的应用的所有功能组件迁移到通过网络进行工作并且相互通讯的方式,你会本质上引入一系列为了应用有效工作需要你解决的问题。

第一你需要服务发现,第二,你需要在架构中为所有不同的实例进行负载均衡,然后还有第三个,你需要操心性能和安全。

无论是好是坏,这些问题密不可分,你必须做权衡,有希望的是我们有一个可以解决所有这些问题的解决方案。

让我们更深入地看待每一个问题。

服务发现

如何用Nginx搭建一个安全的、快速的微服务架构

让我们来谈谈服务发现。在单体应用中,APP引擎会管理所有的对象关系,你永远不必担心一个对象与另一个对象的相对位置,你只需要简单的调用一个方法,虚拟机会连接到对象实例,然后在调用完毕后销毁。

然后有了微服务,你需要考虑那些服务的位置。不幸的是,这不是一个普遍的标准流程。您正在使用的各种服务注册中心,无论是Zookeeper、Consul、etcd或者其它的,都会以不同的方式进行工作。在这个过程中,你需要注册你的服务,还需要能够读取这些服务在哪里并且可以被连接。

负载均衡

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如何用Nginx搭建一个安全的、快速的微服务架构

第二个问题是关于负载均衡的。当您拥有多个服务实例时,您希望能够轻松地连接到它们,将您的请求在它们中高效地分发,并以最快的方式执行,所以不同实例之间的负载均衡是非常重要的问题。

不幸的是,最简单形式的负载均衡是非常低效的。当你开始使用不同的更加复杂的方案做负载均衡时,它也变得更加复杂并且不易于管理。理想情况下,您希望您的开发人员能够基于他们的应用程序的需求决定何种负载均衡方案。例如,如果你连接到一个有状态的应用程序,你需要拥有持久化,这样可以确保你的Session信息会被保留。

安全和快速通讯

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如何用Nginx搭建一个安全的、快速的微服务架构

也许微服务最令人生畏的领域是性能和安全。

当在内存中运行时,一切都很快。现在,运行在网络上就会慢了一个数量级。

被安全地包含在一个系统中的信息,通常是二进制格式的,现在会被用文本格式在网络上传输。现在是比较容易在网络上布置嗅探器并能够监听你的应用正在被移动的所有数据。

如果要在传输层加密数据,那么会在连接速率和CPU使用率方面引入显著的开销。SSL/TLS在其全面实施阶段需要九个步骤来初始化一个请求。当你的系统每天需要处理成千上万、几万、数十万或数百万的请求时,这就成为性能的一个重要障碍了。

一个解决方案

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如何用Nginx搭建一个安全的、快速的微服务架构

我们已经在Nginx开发的一些解决方案,我

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