微服务架构

微服务一词越来越火爆,不谈微服务仿佛就 out 了。那么什么是微服务?微服务架构与传统的 SOA 架构有什么区别?何时应该采用微服务架构?如何构建微服务?

一、什么是 MSA?

微服务架构(MicroServices Architecture, MSA)的出现并非偶然,而是与这个时代的软件技术发展有着紧密的联系。比如,

  • 将业务功能服务化,是 SOA 的延续;
  • RESTful 等架构的兴起,让我们可以考虑更多轻量化的通信机制;
  • 领域驱动设计指导我们如何分析并模型化复杂的业务;
  • 敏捷方法论帮助我们拥抱变化,快速反馈;
  • 持续集成和持续交付(CI/CD)促使我们构建更快、更可靠、更频繁的软件部署和交付能力;
  • 虚拟化和容器技术的发展,使我们简化了部署环境的创建、安装;
  • DevOps 文化的流行以及全栈自治团队的出现,使得小团队更加全功能化。
      微服务架构的定义:简言之,微服务架构风格就像是把小的服务开发成单一应用的形式,运行在其自己的进程中,并采用轻量级的机制进行通信(一般是 HTTP 资源 API)。这些服务都是围绕业务能力构建的,通过全自动部署工具来实现独立部署。这些服务可以使用不同的编程语言和不同的数据存储技术,并保持最小化集中管理。——James Lewis 和 Martin Fowler。
MSA 特征
  • 组件以服务形式提供——正如其名,微服务也是面向服务的。
  • 围绕业务功能进行组织——微服务更倾向于围绕业务功能对服务结构进行划分、拆解。这样的服务,是针对业务领域有着完整实现的软件,它包含接口、持久存储以及对应的交互。
  • 产品不是项目——微服务要求开发团队对软件产品的整个生命周期负责。
  • 强化终端及弱化通道——微服务的应用致力于松耦合和高内聚,它们更喜欢简单的 REST 风格,而不是复杂的协议。或者采用轻量级消息总线来发布消息。
  • 分散治理——微服务把整体式框架中的组件拆分成不同的服务。
  • 分散数据管理——微服务让每个服务管理自己的数据库:无论是相同数据库的不同实例,或者是不同的数据库系统。
  • 基础设施自动化——微服务更加依赖于基础设施自动化。
  • 容错性设计——微服务应为每个应用的服务及数据中心提供日常的故障检测和恢复。
  • 改进设计——微服务所提供的服务应该能够替换或者报废。

二、MSA 与 SOA

通常传统的 SOA 意味着大而全的单体架构的解决方案。这让设计、开发、测试、发布都增加了难度,其中任何细小的代码变更,都将导致整个系统需要重新测试、部署。而微服务架构恰恰把所有服务都打散,设置合理的颗粒度,各个服务间保持低耦合,每个服务都在其完整的生命周期中存活,将互相之间的影响降到最低。
  SOA 需要对整个系统进行规范,而 MSA 的每个服务都可以有自己的开发语言、开发方式、灵活性大大提高。

1. SOA 架构的优点和缺点

优点:

  • 1.易于开发——当前开发工具和 IDE 的目标就是支持这种一体应用的开发。
  • 2.易于部署——只需要将 WAR 文件或目录结构放到合适的运行环境下即可。
  • 3.易于伸缩——只需要在负载均衡器下面运行应用的多份副本就可以伸缩。

缺点:

  • 1.代码库庞大——代码库的体积越来越大,新人来到团队会有恐惧感。应用也变得越来越难于理解和修改,开发效率降低。模块化也随着时间变化慢慢被破坏。因为难于理解如何实现变更,代码质量也会逐渐下降。这就成了个恶性循环!
  • 2.IDE 超载——代码体积越大,IDE 越慢,开发效率越低。
  • 3.Web 容器超载——应用越大,容器启动时间越长。开发者大量的时间浪费在等待容器的启动上。这也会影响到部署。
  • 4.难于持续部署——对于频繁部署,巨大的单体架构也是个问题。
  • 5.难于伸缩应用——单体应用只能在一个维度伸缩,不能独立地伸缩各个组件。
  • 6.难于调整开发规模——单体应用对调整开发规模也是个障碍。它会阻碍组织团队相互独立的工作。
  • 7.需要对一个技术栈长期投入——单体架构迫使你采用开发初期选择的技术栈,如果要采用新的平台框架,需要重写整个应用,这样就太冒险了。

2. 微服务架构的优点和缺点

微服务架构的诞生正是解决单体架构的缺点。一个微服务架构的应用是多层架构的或是六角架构的,并且包含多种类型的组件:

  • 1.表示组件——响应处理 HTTP 请求,并返回 HTML 或 JSON 或 XML。
  • 2.业务逻辑——应用的业务逻辑。
  • 3.数据库访问逻辑——数据访问对象用于访问数据库。
  • 4.应用集成逻辑——消息层。
      这些逻辑组件分别响应应用中不同的功能模块。
      优点:
  • 1.每个微服务都相对较小。易于开发者理解;IDE 反应更快;Web 容器启动更快。
  • 2.每个服务都可以独立部署,易于频繁部署新版本的服务。
  • 3.易于伸缩开发组织结构。每个团队可以独立于其它团队开发、部署和伸缩服务。
  • 4.提升故障隔离。一个服务出现故障,只有该服务受影响。
  • 5.每个服务可以单独开发和部署。
  • 6.消除了任何技术栈的长期投入。
      缺点:
  • 1.开发者要处理分布式系统的额外复杂度。
  • 2.测试更加困难。
  • 3.开发者需要实现服务间通信机制。
  • 4.不使用分布式事务实现跨服务的用例更加困难。
  • 5.实现跨服务的用例需要团队间的细致协作。
  • 6.生产环境的部署复杂度高,对于包含多种服务类型的系统,部署和管理的操作复杂度仍然存在。
  • 7.内存消耗增加。

三、何时采用 MSA

微服务使开发变得更简单、更快捷了。但是,微服务带来一系列的非功能性需求,比如说事务、服务治理(注册,发现,负载,路由,认证授权,隔离)、监控(日志,性能监控,告警,调用链路)、部署、测试等。微服务依赖于“基础设施自动化”。

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