Как использовать PHP для создания микросервиса?

В этой статье рассказывается, как использовать PHP для построения архитектуры микросервисов. Так как PHP идет в ногу со временем, он способен поддерживать микросервисные архитектуры для больших систем.

Проблема сервитизации

При использовании traditional framework (laravel, yii, symfony) для реализации микросервисов на Php эффекта очень мало. 

Почему?

В режиме разработки fpm, поскольку резидентная память не может быть предоставлена, каждый запрос должен начинаться с нуля, начиная с загрузки процесса, чтобы потом выйти из него, добавляя много бесполезных накладных расходов.

Кроме того, соединение с базой данных не может быть использовано повторно и не защищается, потому что fpm является процессно-ориентированным, и количество процессов fpm также определяет и число параллельных процессов. Таковы проблемы, с которыми мы столкнулись при обычной разработке fpm.

Он недостаточно дружелюбен к микросервисным инструментам, таким как docker, и полагается на nginx для предоставления услуг.

Таким образом, вот причины, по которым Java сейчас более популярна как интернет-платформа по сравнению с PHP. Помимо PHP non-memory resident, существует множество других проблем, требующих решения. 

Теперь давайте посмотрим, как Swoft имплементирует микросервис.

Что такое Swoft?

Swoft — это фреймворк корутин для микросервисов PHP, основанный на расширении Swoole. Как и Go, Swoft имеет встроенный веб-сервер и общий клиент для корутин, и является резидентным в памяти, независимым от традиционного PHP-FPM.

Здесь есть Go-подобные языковые операции, гибкие аннотации, аналогичные фреймворку Spring Cloud, мощный контейнер для внедрения глобальных зависимостей, комплексное управление сервисами, гибкое и мощное AOP (Aspect Oriented Programming), стандартная реализация спецификации PSR (PHP Standards Recommendations) и так далее.

Swoft Github

• swoft-cloud/swoft: PHP Microservice Full Coroutine Framework

Что нам нужно для создания микросервиса?

• Высокопроизводительный фреймворк для приложений

• Регистрация и обнаружение услуг

• Автоматическое переключение услуг

• Ограничение услуг

• Конфигурационный центр

Да, в Swoft все уже готово

Высокая производительность Swoft

Вы можете представить, какие преимущества дает нам резидентная память.

• Фреймворк инициализируется только один раз; мы можем сосредоточиться на обработке запросов, потому что фреймворк инициализируется в памяти только один раз при запуске для резидентной памяти

• Мультиплексирование соединений; если мы не используем пул соединений, тогда к чему приводит создание соединений для каждого запроса, этого не могут понять некоторые инженеры. Это приводит к чрезмерному использованию ресурсов бэкенда. Для некоторых основных сервисов, таких как Redis, базы данных, соединения оказываются дорогостоящим расходом ресурсов.

Итак, есть ли подходящее решение? Ответ — да, и многие используют фреймворк под названием Swoft. Swoft — это RPC (Remote Procedure Call)-фреймворк с функциональностью Service Governance. Swoft — это первый фулл-стек PHP-фреймворк, резидентный в памяти, корутинный, базирующийся на основной концепции Spring Boot согласно которой соглашение важнее чем конфигурация.

Swoft обеспечивает более элегантный способ использования RPC-сервисов, таких как Dubbo, имеет отличную производительность, схожую с Golang. Вот результат стресс-теста производительности Swoft на моем PC.

Скорость обработки данных в стресс-тесте ab очень впечатляет. С процессором i7 generation 8 и памятью 16GB на 100000 запросов уходит всего 5s. Такого быстродействия практически невозможно достичь в режиме разработки fpm.

Данного теста также достаточно, чтобы продемонстрировать высокую производительность и стабильность Swoft.

Регистрация и обнаружение сервисов

В процессе управления микросервисами часто требуется регистрация сервисов, инициированных на сторонних кластерах, таких как consul/etcd. В этой главе для осуществления регистрации и обнаружения сервисов используется компонент swoft-consul в составе фреймворка Swoft.

Логика реализации

<?php declare(strict_types=1);

namespace App\Common;

use ReflectionException;
use Swoft\Bean\Annotation\Mapping\Bean;
use Swoft\Bean\Annotation\Mapping\Inject;
use Swoft\Bean\Exception\ContainerException;
use Swoft\Consul\Agent;
use Swoft\Consul\Exception\ClientException;
use Swoft\Consul\Exception\ServerException;
use Swoft\Rpc\Client\Client;
use Swoft\Rpc\Client\Contract\ProviderInterface;

/**
 * Class RpcProvider
 *
 * @since 2.0
 *        
 * @Bean()
 */
class RpcProvider implements ProviderInterface
{
    /**
     * @Inject()
     *
     * @var Agent
     */
    private $agent;
    
    /**
     * @param Client $client
     *
     * @return array
     * @throws ReflectionException
     * @throws ContainerException
     * @throws ClientException
     * @throws ServerException
     * @example
     * [
     *     'host:port',
     *     'host:port',
     *     'host:port',
     * ]
     */
    public function getList(Client $client): array
    {
        // Get health service from consul
        $services = $this->agent->services();
        $services = [
        
        ];
        
        return $services;
    }
}

Сервисный автоматический выключатель

В базовом режиме автоматический выключатель гарантирует, что поставщик не будет вызван, когда он находится в разомкнутом состоянии, однако нам также необходим дополнительный метод сброса автоматического выключателя после возобновления обслуживания поставщиком.

Одно из возможных решений заключается в том, что автоматический выключатель периодически определяет, возобновлено ли обслуживание. Как только оно возобновляется, он устанавливается в закрытое положение. При повторной попытке состояние становится полуоткрытым.

Использование предохранителя является простым и мощным. Он может быть аннотирован с помощью @Breaker. Предохранитель Swoft может быть использован в любом сценарии, например, при вызове службы. Он может быть понижен или не вызываться при запросе сторонней службы.

<?php declare(strict_types=1);

namespace App\Model\Logic;

use Exception;
use Swoft\Bean\Annotation\Mapping\Bean;
use Swoft\Breaker\Annotation\Mapping\Breaker;

/**
 * Class BreakerLogic
 *
 * @since 2.0
 *
 * @Bean()
 */
class BreakerLogic
{
    /**
     * @Breaker(fallback="loopFallback")
     *
     * @return string
     * @throws Exception
     */
    public function loop(): string
    {
        // Do something
        throw new Exception('Breaker exception');
    }
  
    /**
     * @return string
     * @throws Exception
     */
    public function loopFallback(): string
    {
        // Do something
    }
}

Ограничение обслуживания

Ограничение потока, автоматический выключатель, понижение уровня обслуживания Это можно подчеркивать неоднократно, потому что они действительно важны. Когда услуга не работает, она должна быть прекращена. Ограничение потока — это инструмент самозащиты. Если нет механизма самозащиты и соединения принимаются независимо от их количества, то при очень большом трафике фронтенд обязательно зависнет, а бэкенд не сможет обработать все соединения.

Ограничение потока — это ограничение числа одновременных запросов и количества запросов при доступе к дефицитным ресурсам, таким как товары на флэш-распродаже, чтобы эффективно срезать пиковые нагрузки и сгладить кривую потока.

Цель ограничения потока — ограничить скорость одновременного доступа и одновременных запросов, или ограничить скорость запроса в пределах временного окна для защиты системы. Как только предел скорости достигнут или превышен, запросы могут быть отклонены или поставлены в очередь.

Нижний слой ограничения потока Swoft использует алгоритм token bucket, а основной слой опирается на Redis для реализации распределенного ограничения потока.

Ограничение потока Swoft не только ограничивает контроллеры, оно также ограничивает методы в любом бине и контролирует скорость доступа к методам. Ниже приводится пример с подробным объяснением.

<?php declare(strict_types=1);
namespace App\Model\Logic;
use Swoft\Bean\Annotation\Mapping\Bean;
use Swoft\Limiter\Annotation\Mapping\RateLimiter;
/**
 * Class LimiterLogic
 *
 * @since 2.0
 *
 * @Bean()
 */
class LimiterLogic
{
    /**
     * @RequestMapping()
     * @RateLimiter(rate=20, fallback="limiterFallback")
     *
     * @param Request $request
     *
     * @return array
     */
    public function requestLimiter2(Request $request): array
    {
        $uri = $request->getUriPath();
        return ['requestLimiter2', $uri];
    }
    
    /**
     * @param Request $request
     *
     * @return array
     */
    public function limiterFallback(Request $request): array
    {
        $uri = $request->getUriPath();
        return ['limiterFallback', $uri];
    }
}

Здесь поддерживается выражение symfony/expression-language. Если скорость ограничена, будет вызван метод limiterFallback, определенный в fallback.

Центр конфигурации

Прежде чем перейти к обсуждению центра конфигурации, давайте поговорим о конфигурационном файле. Он нам хорошо знаком. С его помощью мы можем динамически изменять программу. Вот чья-то цитата об этом:

Динамическая регулировка полета системы во время выполнения

Для автономной версии мы называем его конфигурацией (файлом); для распределенной кластерной системы мы называем его центром конфигурации (системой);

В этой главе в качестве примера используется Apollo для извлечения сервисов конфигурации и безопасного перезапуска из удаленного центра конфигурации. Если вы не знакомы с Apollo, вы можете сначала посмотреть на компонент Apollo расширения Swoft и прочитать официальную документацию Apollo.

В этой главе в качестве примера используется Apollo в Swoft. При изменении конфигурации Apollo перезапустите службу (http-server / rpc-server / ws-server). Ниже приведен пример агента:

<?php declare(strict_types=1);
namespace App\Model\Logic;
use Swoft\Apollo\Config;
use Swoft\Apollo\Exception\ApolloException;
use Swoft\Bean\Annotation\Mapping\Bean;
use Swoft\Bean\Annotation\Mapping\Inject;
/**
 * Class ApolloLogic
 *
 * @since 2.0
 *
 * @Bean()
 */
class ApolloLogic
{
    /**
     * @Inject()
     *
     * @var Config
     */
    private $config;
    /**
     * @throws ApolloException
     */
    public function pull(): void
    {
        $data = $this->config->pull('application');
        
        // Print data
        var_dump($data);
    }
}

Выше приведен обычный способ настройки Apollo, в дополнение к этому методу Swoft-Apollo предоставляет больше способов использования.

Заключение

В данный момент наш простой фреймворк микросервисов был построен. Если использовать традиционный PHP-фреймворк, этого достичь очень сложно. Но с помощью Swoft все гораздо проще.

Материал подготовлен в рамках курса «PHP Developer. Professional».

Всех желающих приглашаем на двухдневный онлайн-интенсив «Пишем микросервисный бэкенд на PHP». На занятии:
- Познакомимся с понятием контейнеризации на примере Docker и принципами в работе с контейнерами;
- Сложим понимание термина микросервис и построим инфраструктуру для приложения, состоящего из двух микросервисов;
- Узнаем как работают Nginx и PHP-FPM в связке и внедрим их в созданные микросервисы.
>> РЕГИСТРАЦИЯ