分布式系统基础：RESTful API、微服务、负载均衡、反向代理和断路机制

1. RESTful API

• 定义：基于HTTP协议的接口设计规范，通过URI定位资源，使用HTTP方法（GET/POST/PUT/DELETE）操作资源，支持无状态、可缓存、分层架构等特性。
• 作用：微服务间通信的核心协议，用于服务间数据交换和功能暴露。
• 示例：一个/users/{id}接口通过HTTP方法实现用户信息的查询（GET）、创建（POST）、更新（PUT）和删除（DELETE）。

2. 微服务（Microservices）

• 定义：将单体应用拆分为多个独立、轻量级的服务，每个服务专注单一业务功能，可独立开发、部署和扩展。
• 核心特性：
  • 解耦：服务间通过RESTful API或消息队列通信。
  • 独立部署：每个服务可单独升级或扩缩。
  • 技术多样性：不同服务可用不同语言或框架实现。
• 典型场景：电商系统中，用户服务、订单服务、库存服务等模块拆分为独立微服务。

3. 负载均衡（Load Balancer）

• 定义：将网络流量分配到多个服务器的策略和技术，以提高性能、可靠性和可扩展性。
• 分类：
  • 第4层（L4）：基于IP地址和端口分配流量（如Nginx、HAProxy）。
  • 第7层（L7）：基于HTTP头、URL路径等应用层信息决策（如AWS ALB）。
• 算法：轮询（Round Robin）、最少连接（Least Connections）、一致性哈希（Consistent Hashing）等。
• 作用：避免单点故障，均衡服务器压力，常用于微服务集群的流量分发。

4. 反向代理（Reverse Proxy）

• 定义：代理服务器代表客户端向后端服务器转发请求，隐藏真实服务器结构，并提供额外功能（如缓存、SSL终止）。
• 关键功能：
  • 安全隔离：隐藏后端服务器IP，抵御DDoS攻击。
  • 负载均衡：分发请求到多个后端节点（如Nginx反向代理+Upstream配置）。
  • 静态资源缓存：减少后端服务器压力。
• 与负载均衡的区别：
  • 负载均衡侧重流量分配，反向代理侧重请求转发和增强功能。
  • 反向代理可集成负载均衡功能。

5. 断路机制（Circuit Breaker）

• 定义：防止故障蔓延的容错模式，当服务调用失败达到阈值时，自动切断请求并快速返回默认值，避免持续调用故障服务。
• 核心参数：
  • 失败阈值：允许的错误次数。
  • 恢复时间：断路后尝试重新调用的间隔。
  • 降级策略：返回预设数据或执行备选逻辑。
• 实现工具：Spring Cloud Hystrix、Resilience4j。
• 作用：保障微服务架构的稳定性，常与负载均衡结合使用。

技术关联与协作

1. 微服务与RESTful API：微服务通过RESTful API对外暴露功能，形成服务的契约。
2. API网关 vs 反向代理：
   • API网关（如Spring Cloud Gateway）是反向代理的扩展，专门管理微服务API，提供身份认证、限流、协议转换等功能。
   • 反向代理（如Nginx）更通用，可处理静态资源、SSL终结等。
3. 负载均衡与反向代理：
   • 反向代理可内置负载均衡功能（如Nginx Upstream），但负载均衡器（如LVS、F5）更专注于流量分配。
4. 断路机制与负载均衡：
   • 负载均衡分发流量时，若某服务故障，断路机制可快速切断对该服务的调用，防止雪崩效应。

实际应用案例

• 场景：高并发电商系统
  • API网关：统一入口，进行身份校验、限流、路由到具体微服务。
  • 反向代理：Nginx处理静态资源（如图片、CSS），缓解后端压力。
  • 负载均衡：Kubernetes Service将流量均匀分配到订单服务、库存服务的多个实例。
  • 断路机制：Hystrix监控支付服务，若超时则快速返回“支付繁忙”提示，避免用户多次重试导致系统崩溃。

总结

• RESTful API是微服务通信的基础，负载均衡和反向代理保障流量高效分发与安全性，断路机制提升系统容错能力。
• 现代架构中，API网关（如Kong、Gateway）常集成反向代理、负载均衡功能，并与断路机制结合，形成完整的流量管理体系。