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Node.js中怎么构建一个分布式集群

发布时间:2021-09-01 00:57:06⊙投诉举报

这期内容当中小编将会给大家带来有关Node.js中怎么构建一个分布式集群,文章内容丰富且以专业的角度为大家分析和叙述,阅读完这篇文章希望大家可以有所收获。

UCloud内部大规模使用了Node.js 技术,利用Node.js研发了一套RPC框架,主要涉及API、Web Console、服务中间层、运营报表、内部运营工具和内部系统等,解决以下四个问题:

1. 服务调动发现程序间解耦;

2. 自动快速扩容服务能力;

3. 脚本语⾔言提高研发效率;

4. 配置集中管理变更应用自动加载。

架构演进

在RPC框架V1版本的架构中,如下图。从图中可以看出,是一个金字塔架构,也就意味所有通信服务需要首先和名字服务进行通信,获取到对端节点状态和IP端口信息,然后再进行通信,这样导致系统的高耦合,增加了系统的复杂性,这并不是一件好事。

Node.js中怎么构建一个分布式集群

图1

为此,我们改进了RPC框架架构,如图2。在V2版本中,可以看到改进的架构已是一个网状架构,实现了将所有消息出入口统一到RabbitMQ Server ,以便所有的通信可以在不知道对端节点状态时,就可以调用对端服务,从而实现了服务端调用关系解耦。

Node.js中怎么构建一个分布式集群
图2

实现方案

那么到底是如何实现服务端调用解耦的呢?在实现方案中,我们采用了(Node.js + Protocol Buffers + Zookeeper + RabbitMQ)的组合,从而实现配置集中化管理:

1. Node.js,主要用于开发业务逻辑。

作为天生的异步脚本语言,Node.js 使用事件驱动、 非阻塞I/O模型大大提升了研发效率,非常适合在分布式设备上运行的数据密集型的实时应用。

我们通过 fibers库采用协程的方式来解决Node.js 异步编程匿名回调问题,将异步回调逻辑转化为同步,同时也满足了程序员使用同步方法编写异步程序的情怀。

可参考官方介绍:https://nodejs.org/
https://github.com/laverdet/node-fibers

2. Protocol Buffers,用于强约束消息定义。

Protocol  Buffers一种数据交换的格式,它独立于语言,独立于平台。由于它是一种二进制的格式,相比XML和JSON,传输效率会更高,可以将它用于分布式应 用之间的数据通信或者异构环境下的数据交换。我们主要将Protocol Buffers用来模版化定义消息结构。
可参考:https://github.com/google/protobuf

3. Zookeeper,实现配置集中管理。

Zookeeper分布式服务框架是Apache Hadoop 的一个子项目,简单的说,Zookeeper=文件系统+通知机制。它主要是用来解决分布式应用中经常遇到的一些数据管理问题,如:统一命名服务、状态同步服务、集群管理、分布式应用配置项的管理等。

我们使用ZooKeeper看重的是它不仅支持集群高可用,还支持持久化节点、临时节点存储和节点变更监控的特点,主要使用了它提供的命名服务、配置管理和集群管理服务。其中,临时节点特性用以实现名字服务注册,节点变更监控实现配置集中管理。
参考:https://zookeeper.apache.org

4. RabbitMQ,实现异构通讯服务间的解耦。

Rabbitmq是一种应用程序对应用程序的通信方法,选择RabbitMQ的原因在于它可以支持集群高可用、简单易用、性能出色和完善的管理工具(如:Web ui / Rest API )的特点。

使用Rabbitmq中间件服务端实现解耦,其中主要是利用( Work Queue + Topics Exchange )来实现后端的无缝扩容,并采用Publish/ Subscribe + RPC 实现调用解耦,并利用MQ 统一输入输出。
参考:https://www.rabbitmq.com

走过的一些坑

***,总结经验避免犯同样的错,是非常重要的,还有一些技术遗留问题,需要我们自行避开这些坑。以下是我们在构建RPC框架过程中遇到的一些坑:

&diams; 异步编程效率问题(Fibers)& Node.js 内存泄漏问题

在复杂在构建复杂应用的时候,很多地方都可能发生内存泄露,也需要考虑异步编程效率问题。为解决这两个问题,我们目前主要采取以下四个手段来解决:

a) 框架封装所有网络通信,业务方只关注业务逻辑、提高研发效率;

b) 通过Fibers 封装所有异步匿名函数调用转换为同步方法;

c) 谨慎选择第三方库。

&diams; 异步框架中日志跟踪

异步程序记录日志乱序不利于跟踪业务逻辑调用路径。为解决这个问题,我们通过包装 Fibers 对每一个 Fiber 实例进行编号,在所有日志输出中打印 Fiber id 记录异步调用路径,并配合跨模块会话编号实现请求调用跟踪,以此解决日志纪录的无序问题。

&diams; RabbitMQ HA 高可用问题

如果需要实现RabbitMQ HA 高可用特性,有两种途径可以实现:Server 端 HA 和 Client HA。Server  端的高可用性可使用 LVS 或 HAProxy来实现,Client  端的高可用性也是一种选择,这样可以减少架构复杂度和层次依赖。值得注意的是,实现高可用特性时,要记得开启Queue 高可用配置。

(https://www.rabbitmq.com/ha.html)

&diams; RabbitMQ HA 网络闪断导致节点分区问题

网络不稳定导致RabbitMQ HA 网络闪断,进而导致节点分区问题。针对这个问题,需要添加对 /api/nodes 进行监控,并及时处理分区问题。

具体的解决方法可参考: https://www.rabbitmq.com/partitions.html。

&diams; ZooKeeper Session Expired

针对ZooKeeper 会话过期问题,需要大家特别关注处理Zookeeper 集群断开后的重连处理,因为如果重连逻辑没有处理好的话,所有依赖ZooKeeper的特性都将不可用。

上述就是小编为大家分享的Node.js中怎么构建一个分布式集群了,如果刚好有类似的疑惑,不妨参照上述分析进行理解。如果想知道更多相关知识,欢迎关注血鸟云行业资讯频道。


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