微服务架构

Posted 2020-10-07 指尖上的艺术

什么是微服务？

微服务(Microservices Architecture)是一种架构风格，一个大型复杂软件应用由一个或多个微服务组成。系统中的各个微服务可被独立部署，各个微服务之间是松耦合的。每个微服务仅关注于完成一件任务并很好地完成该任务。在所有情况下，每个任务代表着一个小的业务能力。

单体架构的应用一般有以下特点：

设计、开发、部署为一个单独的单元。

会变得越来越复杂，最后导致维护、升级、新增功能变得异常困难

很难以敏捷研发模式进行开发和发布

部分更新，都需要重新部署整个应用

水平扩展：必须以应用为单位进行扩展，在资源需求有冲突时扩展变得比较困难（部分服务需要更多的计算资源，部分需要更多内存资源）

可用性：一个服务的不稳定会导致整个应用出问题

创新困难：很难引入新的技术和框架，所有的功能都构建在同质的框架之上

运维困难：变更或升级的影响分析困难，任何一个小修改都可能导致单体应用整体运行出现故障。

 

微服务设计

那我们在微服务中应该怎样设计呢。以下是微服务的设计指南：

职责单一原则（Single Responsibility Principle）：把某一个微服务的功能聚焦在特定业务或者有限的范围内会有助于敏捷开发和服务的发布。

设计阶段就需要把业务范围进行界定。

需要关心微服务的业务范围，而不是服务的数量和规模尽量小。数量和规模需要依照业务功能而定。

于SOA不同，某个微服务的功能、操作和消息协议尽量简单。

项目初期把服务的范围制定相对宽泛，随着深入，进一步重构服务，细分微服务是个很好的做法。

API-网关方式

API网关方式的核心要点是，所有的客户端和消费端都通过统一的网关接入微服务，在网关层处理所有的非业务功能个。通常，网关也是提供REST/HTTP的访问API。服务端通过API-GW注册和管理服务。

所有的业务接口通过API网关暴露，是所有客户端接口的唯一入口。微服务之间的通信也通过API网关。\

采用网关方式有如下优势：

有能力为微服务接口提供网关层次的抽象。比如：微服务的接口可以各种各样，在网关层，可以对外暴露统一的规范接口。

轻量的消息路由、格式转换。

统一控制安全、监控、限流等非业务功能。

每个微服务会变得更加轻量，非业务功能个都在网关层统一处理，微服务只需要关注业务逻辑

目前，API网关方式应该是微服务架构中应用最广泛的设计模式。

 

微服务架构的优点：

每个服务都比较简单，只关注于一个业务功能。

微服务架构方式是松耦合的，可以提供更高的灵活性。

微服务可通过最佳及最合适的不同的编程语言与工具进行开发，能够做到有的放矢地解决针对性问题。

每个微服务可由不同团队独立开发，互不影响，加快推出市场的速度。

微服务架构是持续交付(CD)的巨大推动力，允许在频繁发布不同服务的同时保持系统其他部分的可用性和稳定性。

 

微服务架构的缺点：

微服务的一些想法在实践上是好的，但当整体实现时也会呈现出其复杂性。

运维开销及成本增加：整体应用可能只需部署至一小片应用服务区集群，而微服务架构可能变成需要构建/测试/部署/运行数十个独立的服务，并可能需要支持多种语言和环境。这导致一个整体式系统如果由20个微服务组成，可能需要40~60个进程。

必须有坚实的DevOps开发运维一体化技能：开发人员需要熟知运维与投产环境，开发人员也需要掌握必要的数据存储技术如NoSQL，具有较强DevOps技能的人员比较稀缺，会带来招聘人才方面的挑战。

隐式接口及接口匹配问题：把系统分为多个协作组件后会产生新的接口，这意味着简单的交叉变化可能需要改变许多组件，并需协调一起发布。在实际环境中，一个新品发布可能被迫同时发布大量服务，由于集成点的大量增加，微服务架构会有更高的发布风险。

代码重复：某些底层功能需要被多个服务所用，为了避免将“同步耦合引入到系统中”，有时需要向不同服务添加一些代码，这就会导致代码重复。

分布式系统的复杂性：作为一种分布式系统，微服务引入了复杂性和其他若干问题，例如网络延迟、容错性、消息序列化、不可靠的网络、异步机制、版本化、差异化的工作负载等，开发人员需要考虑以上的分布式系统问题。

异步机制：微服务往往使用异步编程、消息与并行机制，如果应用存在跨微服务的事务性处理，事务的实现更具挑战性，其实现机制会变得复杂化。

可测性的挑战：在动态环境下服务间的交互会产生非常微妙的行为，难以可视化及全面测试。经典微服务往往不太重视测试，更多的是通过监控发现生产环境的异常，进而快速回滚或采取其他必要的行动。但对于特别在意风险规避监管或投产环境错误会产生显著影响的场景下需要特别注意。