摘要：數(shù)據(jù)的去中心化，進(jìn)一步降低了微服務(wù)之間的耦合度，不同服務(wù)可以采用不同的數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)等。微服務(wù)架構(gòu)是持續(xù)交付的巨大推動(dòng)力，允許在頻繁發(fā)布不同服務(wù)的同時(shí)保持系統(tǒng)其他部分的可用性和穩(wěn)定性。

微服務(wù)(Microservices Architecture)是一種架構(gòu)風(fēng)格，一個(gè)大型復(fù)雜軟件應(yīng)用由一個(gè)或多個(gè)微服務(wù)組成。系統(tǒng)中的各個(gè)微服務(wù)可被獨(dú)立部署，各個(gè)微服務(wù)之間是松耦合的。每個(gè)微服務(wù)僅關(guān)注于完成一件任務(wù)并很好地完成該任務(wù)。在所有情況下，每個(gè)任務(wù)代表著一個(gè)小的業(yè)務(wù)能力。

微服務(wù)的概念源于2014年3月Martin Fowler所寫的文章“Microservices”http://martinfowler.com/articles/microservices.html

企業(yè)級(jí)的應(yīng)用一般都會(huì)面臨各種各樣的業(yè)務(wù)需求，而常見(jiàn)的方式是把大量功能堆積到同一個(gè)單體架構(gòu)中去。比如：常見(jiàn)的ERP、CRM等系統(tǒng)都以單體架構(gòu)的方式運(yùn)行，同時(shí)由于提供了大量的業(yè)務(wù)功能，隨著功能的升級(jí)，整個(gè)研發(fā)、發(fā)布、定位問(wèn)題，擴(kuò)展，升級(jí)這樣一個(gè)“怪物”系統(tǒng)會(huì)變得越來(lái)越困難。

這種架構(gòu)模式就是把應(yīng)用整體打包部署，具體的樣式依賴本身應(yīng)用采用的語(yǔ)言，如果采用java語(yǔ)言，自然你會(huì)打包成war包，部署在Tomcat或者Jetty這樣的應(yīng)用服務(wù)器上，如果你使用spring boot還可以打包成jar包部署。其他還有Rails和Node.js應(yīng)用以目錄層次的形式打包

上圖：?jiǎn)误w架構(gòu)

大部分企業(yè)通過(guò)SOA來(lái)解決上述問(wèn)題，SOA的思路是把應(yīng)用中相近的功能聚合到一起，以服務(wù)的形式提供出去。因此基于SOA架構(gòu)的應(yīng)用可以理解為一批服務(wù)的組合。SOA帶來(lái)的問(wèn)題是，引入了大量的服務(wù)、消息格式定義和規(guī)范。

多數(shù)情況下，SOA的服務(wù)直接相互獨(dú)立，但是部署在同一個(gè)運(yùn)行環(huán)境中（類似于一個(gè)Tomcat實(shí)例下，運(yùn)行了很多web應(yīng)用）。和單體架構(gòu)類似，隨著業(yè)務(wù)功能的增多SOA的服務(wù)會(huì)變得越來(lái)越復(fù)雜，本質(zhì)上看沒(méi)有因?yàn)槭褂肧OA而變的更好。圖1，是一個(gè)包含多種服務(wù)的在線零售網(wǎng)站，所有的服務(wù)部署在一個(gè)運(yùn)行環(huán)境中，是一個(gè)典型的單體架構(gòu)。

單體架構(gòu)的應(yīng)用一般有以下特點(diǎn)：

設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)、部署為一個(gè)多帶帶的單元。

會(huì)變得越來(lái)越復(fù)雜，最后導(dǎo)致維護(hù)、升級(jí)、新增功能變得異常困難

很難以敏捷研發(fā)模式進(jìn)行開(kāi)發(fā)和發(fā)布

部分更新，都需要重新部署整個(gè)應(yīng)用

水平擴(kuò)展：必須以應(yīng)用為單位進(jìn)行擴(kuò)展，在資源需求有沖突時(shí)擴(kuò)展變得比較困難（部分服務(wù)需要更多的計(jì)算資源，部分需要更多內(nèi)存資源）

可用性：一個(gè)服務(wù)的不穩(wěn)定會(huì)導(dǎo)致整個(gè)應(yīng)用出問(wèn)題

創(chuàng)新困難：很難引入新的技術(shù)和框架，所有的功能都構(gòu)建在同質(zhì)的框架之上

運(yùn)維困難：變更或升級(jí)的影響分析困難，任何一個(gè)小修改都可能導(dǎo)致單體應(yīng)用整體運(yùn)行出現(xiàn)故障。

微服務(wù)架構(gòu)的核心思想是，一個(gè)應(yīng)用是由多個(gè)小的、相互獨(dú)立的、微服務(wù)組成，這些服務(wù)運(yùn)行在自己的進(jìn)程中，開(kāi)發(fā)和發(fā)布都沒(méi)有依賴。不同服務(wù)通過(guò)一些輕量級(jí)交互機(jī)制來(lái)通信，例如 RPC、HTTP 等，服務(wù)可獨(dú)立擴(kuò)展伸縮，每個(gè)服務(wù)定義了明確的邊界，不同的服務(wù)甚至可以采用不同的編程語(yǔ)言來(lái)實(shí)現(xiàn)，由獨(dú)立的團(tuán)隊(duì)來(lái)維護(hù)。簡(jiǎn)單的來(lái)說(shuō)，一個(gè)系統(tǒng)的不同模塊轉(zhuǎn)變成不同的服務(wù)！而且服務(wù)可以使用不同的技術(shù)加以實(shí)現(xiàn)！

上圖：微服務(wù)架構(gòu)

那我們?cè)谖⒎?wù)中應(yīng)該怎樣設(shè)計(jì)呢。以下是微服務(wù)的設(shè)計(jì)指南：

職責(zé)單一原則（Single Responsibility Principle）：把某一個(gè)微服務(wù)的功能聚焦在特定業(yè)務(wù)或者有限的范圍內(nèi)會(huì)有助于敏捷開(kāi)發(fā)和服務(wù)的發(fā)布。

設(shè)計(jì)階段就需要把業(yè)務(wù)范圍進(jìn)行界定。

需要關(guān)心微服務(wù)的業(yè)務(wù)范圍，而不是服務(wù)的數(shù)量和規(guī)模盡量小。數(shù)量和規(guī)模需要依照業(yè)務(wù)功能而定。

于SOA不同，某個(gè)微服務(wù)的功能、操作和消息協(xié)議盡量簡(jiǎn)單。

項(xiàng)目初期把服務(wù)的范圍制定相對(duì)寬泛，隨著深入，進(jìn)一步重構(gòu)服務(wù)，細(xì)分微服務(wù)是個(gè)很好的做法。

在單體架構(gòu)中，不同功能之間通信通過(guò)方法調(diào)用，或者跨語(yǔ)言通信。SOA降低了這種語(yǔ)言直接的耦合度，采用基于SOAP協(xié)議的web服務(wù)。這種web服務(wù)的功能和消息體定義都十分復(fù)雜，微服務(wù)需要更輕量的機(jī)制。

同步消息就是客戶端需要保持等待，直到服務(wù)器返回應(yīng)答。REST是微服務(wù)中默認(rèn)的同步消息方式，它提供了基于HTTP協(xié)議和資源API風(fēng)格的簡(jiǎn)單消息格式，多數(shù)微服務(wù)都采用這種方式（每個(gè)功能代表了一個(gè)資源和對(duì)應(yīng)的操作）

異步消息就是客戶端不需要一直等待服務(wù)應(yīng)答，有應(yīng)到后會(huì)得到通知。某些微服務(wù)需要用到異步消息，一般采用AMQP, STOMP, MQTT 這三種通訊協(xié)議

消息格式是微服務(wù)中另外一個(gè)很重要的因素。SOA的web服務(wù)一般采用文本消息，基于復(fù)雜的消息格式（SOAP）和消息定義（xsd）。微服務(wù)采用簡(jiǎn)單的文本協(xié)議JSON和XML，基于HTTP的資源API風(fēng)格。如果需要二進(jìn)制，通過(guò)用到Thrift, ProtoBuf, Avro。

如果把功能實(shí)現(xiàn)為服務(wù)，并發(fā)布，需要定義一套約定。單體架構(gòu)中，SOA采用WSDL，WSDL過(guò)于復(fù)雜并且和SOAP緊耦合，不適合微服務(wù)。

REST設(shè)計(jì)的微服務(wù)，通常采用Swagger和RAML定義約定。

對(duì)于不是基于REST設(shè)計(jì)的微服務(wù)，比如Thrift，通常采用IDL（Interface Definition Languages），比如Thrift IDL。

大部分微服務(wù)基于RPC、HTTP、JSON這樣的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，集成不同標(biāo)準(zhǔn)和格式變的不再重要。另外一個(gè)選擇是采用輕量級(jí)的消息總線或者網(wǎng)關(guān)，有路由功能，沒(méi)有復(fù)雜的業(yè)務(wù)邏輯。下面就介紹幾種常見(jiàn)的架構(gòu)方式。

點(diǎn)對(duì)點(diǎn)方式中，服務(wù)之間直接用。每個(gè)微服務(wù)都開(kāi)放REST API，并且調(diào)用其它微服務(wù)的接口。

上圖：通過(guò)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)方式通信

很明顯，在比較簡(jiǎn)單的微服務(wù)應(yīng)用場(chǎng)景下，這種方式還可行，隨著應(yīng)用復(fù)雜度的提升，會(huì)變得越來(lái)越不可維護(hù)。這點(diǎn)有些類似SOA的ESB，盡量不采用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的集成方式。

API網(wǎng)關(guān)方式的核心要點(diǎn)是，所有的客戶端和消費(fèi)端都通過(guò)統(tǒng)一的網(wǎng)關(guān)接入微服務(wù)，在網(wǎng)關(guān)層處理所有的非業(yè)務(wù)功能個(gè)。通常，網(wǎng)關(guān)也是提供REST/HTTP的訪問(wèn)API。服務(wù)端通過(guò)API-GW注冊(cè)和管理服務(wù)。

上圖：通過(guò)API-網(wǎng)關(guān)暴露微服務(wù)

所有的業(yè)務(wù)接口通過(guò)API網(wǎng)關(guān)暴露，是所有客戶端接口的唯一入口。微服務(wù)之間的通信也通過(guò)API網(wǎng)關(guān)。

采用網(wǎng)關(guān)方式有如下優(yōu)勢(shì)：

有能力為微服務(wù)接口提供網(wǎng)關(guān)層次的抽象。比如：微服務(wù)的接口可以各種各樣，在網(wǎng)關(guān)層，可以對(duì)外暴露統(tǒng)一的規(guī)范接口。

輕量的消息路由、格式轉(zhuǎn)換。

統(tǒng)一控制安全、監(jiān)控、限流等非業(yè)務(wù)功能。

每個(gè)微服務(wù)會(huì)變得更加輕量，非業(yè)務(wù)功能個(gè)都在網(wǎng)關(guān)層統(tǒng)一處理，微服務(wù)只需要關(guān)注業(yè)務(wù)邏輯

目前，API網(wǎng)關(guān)方式應(yīng)該是微服務(wù)架構(gòu)中應(yīng)用最廣泛的設(shè)計(jì)模式。

微服務(wù)也可以集成在異步的場(chǎng)景下，通過(guò)隊(duì)列和訂閱主題，實(shí)現(xiàn)消息的發(fā)布和訂閱。一個(gè)微服務(wù)可以是消息的發(fā)布者，把消息通過(guò)異步的方式發(fā)送到隊(duì)列或者訂閱主題下。作為消費(fèi)者的微服務(wù)可以從隊(duì)列或者主題共獲取消息。通過(guò)消息中間件把服務(wù)之間的直接調(diào)用解耦。

上圖：異步通信方式

通常異步的生產(chǎn)者/消費(fèi)者模式，通過(guò)AMQP, STOMP, MQTT 等異步消息通訊協(xié)議規(guī)范。

單體架構(gòu)中，不同功能的服務(wù)模塊都把數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在某個(gè)中心數(shù)據(jù)庫(kù)中。

每個(gè)微服務(wù)有自己私有的數(shù)據(jù)庫(kù)，其它微服務(wù)不能直接訪問(wèn)。單體架構(gòu)，用一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)所有數(shù)據(jù)

微服務(wù)方式，多個(gè)服務(wù)之間的設(shè)計(jì)相互獨(dú)立，數(shù)據(jù)也應(yīng)該相互獨(dú)立（比如，某個(gè)微服務(wù)的數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)定義方式改變，可能會(huì)中斷其它服務(wù)）。因此，每個(gè)微服務(wù)都應(yīng)該有自己的數(shù)據(jù)庫(kù)。

每個(gè)微服務(wù)有自己私有的數(shù)據(jù)庫(kù)，其它微服務(wù)不能直接訪問(wèn)。每個(gè)微服務(wù)有自己私有的數(shù)據(jù)庫(kù)，其它微服務(wù)不能直接訪問(wèn)。

數(shù)據(jù)去中心話的核心要點(diǎn)：

每個(gè)微服務(wù)有自己私有的數(shù)據(jù)庫(kù)持久化業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)

每個(gè)微服務(wù)只能訪問(wèn)自己的數(shù)據(jù)庫(kù)，而不能訪問(wèn)其它服務(wù)的數(shù)據(jù)庫(kù)

某些業(yè)務(wù)場(chǎng)景下，需要在一個(gè)事務(wù)中更新多個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)。這種情況也不能直接訪問(wèn)其它微服務(wù)的數(shù)據(jù)庫(kù)，而是通過(guò)對(duì)于微服務(wù)進(jìn)行操作。

數(shù)據(jù)的去中心化，進(jìn)一步降低了微服務(wù)之間的耦合度，不同服務(wù)可以采用不同的數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)（SQL、NoSQL等）。在復(fù)雜的業(yè)務(wù)場(chǎng)景下，如果包含多個(gè)微服務(wù)，通常在客戶端或者中間層（網(wǎng)關(guān)）處理。

每個(gè)服務(wù)都比較簡(jiǎn)單，只關(guān)注于一個(gè)業(yè)務(wù)功能。

微服務(wù)架構(gòu)方式是松耦合的，可以提供更高的靈活性。

微服務(wù)可通過(guò)最佳及最合適的不同的編程語(yǔ)言與工具進(jìn)行開(kāi)發(fā)，能夠做到有的放矢地解決針對(duì)性問(wèn)題。

每個(gè)微服務(wù)可由不同團(tuán)隊(duì)獨(dú)立開(kāi)發(fā)，互不影響，加快推出市場(chǎng)的速度。

微服務(wù)架構(gòu)是持續(xù)交付(CD)的巨大推動(dòng)力，允許在頻繁發(fā)布不同服務(wù)的同時(shí)保持系統(tǒng)其他部分的可用性和穩(wěn)定性。

微服務(wù)的一些想法在實(shí)踐上是好的，但當(dāng)整體實(shí)現(xiàn)時(shí)也會(huì)呈現(xiàn)出其復(fù)雜性。

運(yùn)維開(kāi)銷及成本增加：整體應(yīng)用可能只需部署至一小片應(yīng)用服務(wù)區(qū)集群，而微服務(wù)架構(gòu)可能變成需要構(gòu)建/測(cè)試/部署/運(yùn)行數(shù)十個(gè)獨(dú)立的服務(wù)，并可能需要支持多種語(yǔ)言和環(huán)境。這導(dǎo)致一個(gè)整體式系統(tǒng)如果由20個(gè)微服務(wù)組成，可能需要40~60個(gè)進(jìn)程。

必須有堅(jiān)實(shí)的DevOps開(kāi)發(fā)運(yùn)維一體化技能：開(kāi)發(fā)人員需要熟知運(yùn)維與投產(chǎn)環(huán)境，開(kāi)發(fā)人員也需要掌握必要的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)技術(shù)如NoSQL，具有較強(qiáng)DevOps技能的人員比較稀缺，會(huì)帶來(lái)招聘人才方面的挑戰(zhàn)。

隱式接口及接口匹配問(wèn)題：把系統(tǒng)分為多個(gè)協(xié)作組件后會(huì)產(chǎn)生新的接口，這意味著簡(jiǎn)單的交叉變化可能需要改變?cè)S多組件，并需協(xié)調(diào)一起發(fā)布。在實(shí)際環(huán)境中，一個(gè)新品發(fā)布可能被迫同時(shí)發(fā)布大量服務(wù)，由于集成點(diǎn)的大量增加，微服務(wù)架構(gòu)會(huì)有更高的發(fā)布風(fēng)險(xiǎn)。

代碼重復(fù)：某些底層功能需要被多個(gè)服務(wù)所用，為了避免將“同步耦合引入到系統(tǒng)中”，有時(shí)需要向不同服務(wù)添加一些代碼，這就會(huì)導(dǎo)致代碼重復(fù)。

分布式系統(tǒng)的復(fù)雜性：作為一種分布式系統(tǒng)，微服務(wù)引入了復(fù)雜性和其他若干問(wèn)題，例如網(wǎng)絡(luò)延遲、容錯(cuò)性、消息序列化、不可靠的網(wǎng)絡(luò)、異步機(jī)制、版本化、差異化的工作負(fù)載等，開(kāi)發(fā)人員需要考慮以上的分布式系統(tǒng)問(wèn)題。

異步機(jī)制：微服務(wù)往往使用異步編程、消息與并行機(jī)制，如果應(yīng)用存在跨微服務(wù)的事務(wù)性處理，事務(wù)的實(shí)現(xiàn)更具挑戰(zhàn)性，其實(shí)現(xiàn)機(jī)制會(huì)變得復(fù)雜化。

可測(cè)性的挑戰(zhàn)：在動(dòng)態(tài)環(huán)境下服務(wù)間的交互會(huì)產(chǎn)生非常微妙的行為，難以可視化及全面測(cè)試。經(jīng)典微服務(wù)往往不太重視測(cè)試，更多的是通過(guò)監(jiān)控發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)環(huán)境的異常，進(jìn)而快速回滾或采取其他必要的行動(dòng)。但對(duì)于特別在意風(fēng)險(xiǎn)規(guī)避監(jiān)管或投產(chǎn)環(huán)境錯(cuò)誤會(huì)產(chǎn)生顯著影響的場(chǎng)景下需要特別注意。

在合適的項(xiàng)目，合適的團(tuán)隊(duì)，采用微服務(wù)架構(gòu)收益會(huì)大于成本。

微服務(wù)架構(gòu)有很多吸引人的地方，但在擁抱微服務(wù)之前，也需要認(rèn)清它所帶來(lái)的挑戰(zhàn)。

需要避免為了“微服務(wù)”而“微服務(wù)”。

微服務(wù)架構(gòu)引入策略 – 對(duì)傳統(tǒng)企業(yè)而言，開(kāi)始時(shí)可以考慮引入部分合適的微服務(wù)架構(gòu)原則對(duì)已有系統(tǒng)進(jìn)行改造或新建微服務(wù)應(yīng)用，逐步探索及積累微服務(wù)架構(gòu)經(jīng)驗(yàn)，而非全盤實(shí)施微服務(wù)架構(gòu)。

作者：鵬磊

出處：http://www.ymq.io

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原文鏈接：翻譯系_力譜宿云LeapCloud團(tuán)隊(duì)_云服務(wù)研發(fā)成員：Frank Qin