微服务架构的原理

Posted 2021-04-14 JFrog杰蛙DevOps

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微服务架构的思想已经被广泛接受，各种最佳实践也层出不穷。虽然有各种方法论的指导，但到了具体实践的过程中，还是会有诸多的困惑。本文试图剖析从单体架构到微服务架构演化背后的深刻原因，从而更好地理解微服务的精髓。

从服务化谈起

软件的协作方式并不是凭空而来，而是依据很多我们实际生活中的既有规则来设计的。理解软件架构模式演化背后的动机，可以从我们实际生活中的场景寻找答案。传统的农耕社会，大家的协作方式是以物换物。很容易出现需要一张羊皮，却换回来一只羊的情况，如果这只羊携带了某种病毒，那问题就麻烦了。依赖软件包进行开发就非常类似这种情形，某个软件包有n个方法，而使用者通常仅需要少数几个，一旦未被使用的部分有漏洞，则非常尴尬了。

可不可以仅仅按需使用呢？对，答案就是服务化。某个服务用或者不用，都在那里。当然，依赖软件包还有跨语言的问题，也存在大量资源浪费的问题。通过一种“契约式协议”，确定了输入和输出的逻辑关系，然后就可以按照需要进行使用。这就像银行的存取款业务，服务一直在那里，何时用、用哪些由您的需要决定。

服务化带来的最大好处是可替代性增强。只要遵守“契约协议”，那么就可以作为服务提供者。从设计角度来说，如果需要支持提供相同标准的多个服务提供者，那么就需要考虑从需求出发，设计满足需求的最小功能集的服务。

软件分层架构

早期的时候，三层架构非常流行，展现层、逻辑层和数据库层各司其职。每一层把各个功能的逻辑集中到一起，但是功能和功能之间没有边界。为了更好地体现“契约”，通常业务逻辑会由接口和实现接口的方法组成。但是功能边界的问题依然没有解决。

边界不明确带来的问题则是任何一个改动，几乎整个大的功能都必须进行一次全面测试，因为无法确定这个改动的影响范围。软件规模越大，带来的潜在风险越大，事故所造成的影响也越大。分层并不能使得开发人员在业务逻辑上聚焦，反而随着业务越来越复杂，开发人员的负担也会越来越重。

边界的划分

有一种模式在较长一段时间内被认为是很好的解决方案，那就是 MVC。这种模式最突出的特点就是数据和展现存在某种对应关系，控制层只做请求的转发。比如某个页面做列表展示，那么只需要通过业务逻辑层获取数据，然后绑定到数据对象上即可，展现层会根据数据去渲染。

这种通过页面功能进行的边界划分，对于开发来说，通过不同的控制器可以较好地实现功能边界隔离。但是，在某些场景下，某个功能的处理速度成为瓶颈，就会成为整个系统的瓶颈。然而，又无法针对某些场景下才用到的逻辑进行水平扩容。所以，必须从业务的角度去识别某些需要具备“弹性”的逻辑，然后从“物理”上进行隔离。

上云与云原生

应用上云是一个曾经很热的话题，这个问题最关键的不是能不能上云，而是上云之后怎么办。如果没有使用云的“弹性”，那么上云也就失去了意义。对既有系统的改造成为了重中之重，但是这个过程是非常痛苦的，涉及的方方面面太多，风险也会很大。于是，大家希望直接从设计之初就充分考虑云的特性，然后再开发适应云环境的应用。

当划分好了业务边界之后，每一个部分的职位就会相对单一，当然，这些部分都是服务化的。服务之间的交互采用标准的基于消息的协议，所有动作都是基于事件驱动。那么当服务的职责足够明确、单一，是否就是我们通常所说的微服务呢？其实，还不是！服务在云上，必须具备一些特定属性。

微服务特性

能够称之为微服务，则需要满足云原生的要求，这样即使上云也是很简单的一个步骤。作为分布式系统中的一个组件，必须满足：

• 具备熔断机制
  某个服务可能依赖另一个服务，当被依赖的服务无法访问时，则外部请求直接返回。当被依赖的服务恢复时，服务必须能够自动更新熔断状态，外部请求可以直接访问被依赖服务。

  
  

• 能够独立构建、测试和部署
  微服务开发通常由某个微型团队负责，由于业务边界比较清晰，业务逻辑也非常固定，所以可以按照自己的节奏进行迭代和升级。

  
  

• 支持健康检查 微服务启动后，可能是被依赖的服务，那么被其他服务调用时，熔断器可能会通过健康检查结果设置自身容器状态，所以必须具备健康检查相关的接口。

  
  

• 支持重试机制
  服务在访问被依赖服务时，很可能由于网络延迟等原因获取不到结果，但是重试机制可以确保，在一定的时间内获取到结果。所以，分布式系统访问的结果为：成功、失败和超时。

Kubernetes

Kubernetes 已经成为容器编排的事实标准，提供了很多特性来支持云原生应用的部署。比如 Service、ReplicaSet、Deployment、ConfigMap&Secret 等等，其强大的社区已经逐渐影响到了其他容器编排引擎，比如 Mesos、Swarm 等等。基于 Kubernetes 打造企业轻量级 Paas 平台已经成为了趋势。

总结

微服务并不是凭空而来的，更不只是规模小。了解微服务的诞生过程，理解了背后的动机就能够准确把握微服务拆分的粒度，以及在实践微服务过程中要把握的要点。

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