微服務(wù)架構(gòu)的優(yōu)勢與不足

滴答講IT

上篇文章給大家簡單介紹了一下微處理架構(gòu)，現(xiàn)在我來為大家分析微服務(wù)架構(gòu)的優(yōu)勢與不足。

微處理架構(gòu)——處理復(fù)雜事物

許多公司，比如Amazon、eBay和NetFlix，通過采用微處理結(jié)構(gòu)模式解決了上述問題。其思路不是開發(fā)一個巨大的單體式的應(yīng)用，而是將應(yīng)用分解為小的、互相連接的微服務(wù)。

一個微服務(wù)一般完成某個特定的功能，比如下單管理、客戶管理等等。每一個微服務(wù)都是微型六角形應(yīng)用，都有自己的業(yè)務(wù)邏輯和適配器。一些微服務(wù)還 會發(fā)布API給其它微服務(wù)和應(yīng)用客戶端使用。其它微服務(wù)完成一個Web UI，運行時，每一個實例可能是一個云VM或者是Docker容器。

比如，一個前面描述系統(tǒng)可能的分解如下：

每一個應(yīng)用功能區(qū)都使用微服務(wù)完成，另外，Web應(yīng)用會被拆分成一系列簡單的Web應(yīng)用（比如一個對乘客，一個對出租車駕駛員）。這樣的拆分對于不同用戶、設(shè)備和特殊應(yīng)用場景部署都更容易。

每一個后臺服務(wù)開放一個REST API，許多服務(wù)本身也采用了其它服務(wù)提供的API。比如，駕駛員管理使用了告知駕駛員一個潛在需求的通知服務(wù)。UI服務(wù)激活其它服務(wù)來更新Web頁面。所有服務(wù)都是采用異步的，基于消息的通訊。微服務(wù)內(nèi)部機制將會在后續(xù)系列中討論。

一些REST API也對乘客和駕駛員采用的移動應(yīng)用開放。這些應(yīng)用并不直接訪問后臺服務(wù)，而是通過API Gateway來傳遞中間消息。API Gateway負責負載均衡、緩存、訪問控制、API 計費監(jiān)控等等任務(wù)，可以通過NGINX方便實現(xiàn)，后續(xù)文章將會介紹到API Gateway。

·微服務(wù)架構(gòu)模式在上圖中對應(yīng)于代表可擴展Scale Cube的Y軸，這是一個在《The Art of Scalability》書中描述過的三維擴展模型。另外兩個可擴展軸，X軸由負載均衡器后端運行的多個應(yīng)用副本組成，Z軸是將需求路由到相關(guān)服務(wù)。

應(yīng)用基本可以用以上三個維度來表示，Y軸代表將應(yīng)用分解為微服務(wù)。運行時，X軸代表運行多個隱藏在負載均衡器之后的實例，提供吞吐能力。一些應(yīng)用可能還是用Z軸將服務(wù)分區(qū)。下面的圖演示行程管理服務(wù)如何部署在運行于AWS EC2上的Docker上。

運行時，行程管理服務(wù)由多個服務(wù)實例構(gòu)成。每一個服務(wù)實例都是一個Docker容器。為了保證高可用，這些容器一般都運行在多個云VM上。服務(wù)實例前是 一層諸如NGINX的負載均衡器，他們負責在各個實例間分發(fā)請求。負載均衡器也同時處理其它請求，例如緩存、權(quán)限控制、API統(tǒng)計和監(jiān)控。

這種微服務(wù)架構(gòu)模式深刻影響了應(yīng)用和數(shù)據(jù)庫之間的關(guān)系，不像傳統(tǒng)多個服務(wù)共享一個數(shù)據(jù)庫，微服務(wù)架構(gòu)每個服務(wù)都有自己的數(shù)據(jù)庫。另外，這種思路也影響到了企業(yè)級數(shù)據(jù)模式。同時，這種模式意味著多份數(shù)據(jù)，但是，如果你想獲得微服務(wù)帶來的好處，每個服務(wù)獨有一個數(shù)據(jù)庫是必須的，因為這種架構(gòu)需要這種松耦合。下面的圖演示示例應(yīng)用數(shù)據(jù)庫架構(gòu)。

每種服務(wù)都有自己的數(shù)據(jù)庫，另外，每種服務(wù)可以用更適合自己的數(shù)據(jù)庫類型，也被稱作多語言一致性架構(gòu)。比如，駕駛員管理（發(fā)現(xiàn)哪個駕駛員更靠近乘客），必須使用支持地理信息查詢的數(shù)據(jù)庫。

表面上看來，微服務(wù)架構(gòu)模式有點像SOA，他們都由多個服務(wù)構(gòu)成。但是，可以從另外一個角度看此問題，微服務(wù)架構(gòu)模式是一個不包含Web服務(wù) （WS-）和ESB服務(wù)的SOA。微服務(wù)應(yīng)用樂于采用簡單輕量級協(xié)議，比如REST，而不是WS-，在微服務(wù)內(nèi)部避免使用ESB以及ESB類似功能。微服 務(wù)架構(gòu)模式也拒絕使用canonical schema等SOA概念。

微服務(wù)架構(gòu)的好處

微服務(wù)架構(gòu)模式有很多好處。首先，通過分解巨大單體式應(yīng)用為多個服務(wù)方法解決了復(fù)雜性問題。在功能不變的情況下，應(yīng)用被分解為多個可管理的分支 或服務(wù)。每個服務(wù)都有一個用RPC-或者消息驅(qū)動API定義清楚的邊界。微服務(wù)架構(gòu)模式給采用單體式編碼方式很難實現(xiàn)的功能提供了模塊化的解決方案，由 此，單個服務(wù)很容易開發(fā)、理解和維護。

第二，這種架構(gòu)使得每個服務(wù)都可以有專門開發(fā)團隊來開發(fā)。開發(fā)者可以自由選擇開發(fā)技術(shù)，提供API服務(wù)。當然，許多公司試圖避免混亂，只提供某 些技術(shù)選擇。然后，這種自由意味著開發(fā)者不需要被迫使用某項目開始時采用的過時技術(shù)，他們可以選擇現(xiàn)在的技術(shù)。甚至于，因為服務(wù)都是相對簡單，即使用現(xiàn)在 技術(shù)重寫以前代碼也不是很困難的事情。

第三，微服務(wù)架構(gòu)模式是每個微服務(wù)獨立的部署。開發(fā)者不再需要協(xié)調(diào)其它服務(wù)部署對本服務(wù)的影響。這種改變可以加快部署速度。UI團隊可以采用AB測試，快速的部署變化。微服務(wù)架構(gòu)模式使得持續(xù)化部署成為可能。

最后，微服務(wù)架構(gòu)模式使得每個服務(wù)獨立擴展。你可以根據(jù)每個服務(wù)的規(guī)模來部署滿足需求的規(guī)模。甚至于，你可以使用更適合于服務(wù)資源需求的硬件。 比如，你可以在EC2 Compute Optimized instances上部署CPU敏感的服務(wù)，而在EC2 memory-optimized instances上部署內(nèi)存數(shù)據(jù)庫。

微服務(wù)架構(gòu)的不足

Fred Brooks在30Year前寫道，“there are no silver bullets”，像任何其它科技一樣，微服務(wù)架構(gòu)也有不足。其中一個跟他的名字類似，『微服務(wù)』強調(diào)了服務(wù)大小，實際上，有一些開發(fā)者鼓吹建立稍微大一 些的，10-100 LOC服務(wù)組。盡管小服務(wù)更樂于被采用，但是不要忘了這只是終端的選擇而不是最終的目的。微服務(wù)的目的是有效的拆分應(yīng)用，實現(xiàn)敏捷開發(fā)和部署。

另外一個主要的不足是，微服務(wù)應(yīng)用是分布式系統(tǒng)，由此會帶來固有的復(fù)雜性。開發(fā)者需要在RPC或者消息傳遞之間選擇并完成進程間通訊機制。更甚 于，他們必須寫代碼來處理消息傳遞中速度過慢或者不可用等局部失效問題。當然這并不是什么難事，但相對于單體式應(yīng)用中通過語言層級的方法或者進程調(diào)用，微 服務(wù)下這種技術(shù)顯得更復(fù)雜一些。

另外一個關(guān)于微服務(wù)的挑戰(zhàn)來自于分區(qū)的數(shù)據(jù)庫架構(gòu)。商業(yè)交易中同時給多個業(yè)務(wù)分主體更新消息很普遍。這種交易對于單體式應(yīng)用來說很容易，因為只 有一個數(shù)據(jù)庫。在微服務(wù)架構(gòu)應(yīng)用中，需要更新不同服務(wù)所使用的不同的數(shù)據(jù)庫。使用分布式交易并不一定是好的選擇，不僅僅是因為CAP理論，還因為今天高擴 展性的NoSQL數(shù)據(jù)庫和消息傳遞中間件并不支持這一需求。最終你不得不使用一個最終一致性的方法，從而對開發(fā)者提出了更高的要求和挑戰(zhàn)。

測試一個基于微服務(wù)架構(gòu)的應(yīng)用也是很復(fù)雜的任務(wù)。比如，采用流行的Spring Boot架構(gòu)，對一個單體式web應(yīng)用，測試它的REST API，是很容易的事情。反過來，同樣的服務(wù)測試需要啟動和它有關(guān)的所有服務(wù)（至少需要這些服務(wù)的stubs）。再重申一次，不能低估了采用微服務(wù)架構(gòu)帶 來的復(fù)雜性。

另外一個挑戰(zhàn)在于，微服務(wù)架構(gòu)模式應(yīng)用的改變將會波及多個服務(wù)。比如，假設(shè)你在完成一個案例，需要修改服務(wù)A、B、C，而A依賴B，B依賴C。 在單體式應(yīng)用中，你只需要改變相關(guān)模塊，整合變化，部署就好了。對比之下，微服務(wù)架構(gòu)模式就需要考慮相關(guān)改變對不同服務(wù)的影響。比如，你需要更新服務(wù)C， 然后是B，最后才是A，幸運的是，許多改變一般只影響一個服務(wù)，而需要協(xié)調(diào)多服務(wù)的改變很少。

部署一個微服務(wù)應(yīng)用也很復(fù)雜，一個分布式應(yīng)用只需要簡單在復(fù)雜均衡器后面部署各自的服務(wù)器就好了。每個應(yīng)用實例是需要配置諸如數(shù)據(jù)庫和消息中間件等基礎(chǔ)服務(wù)。相對比，一個微服務(wù)應(yīng)用一般由大批服務(wù)構(gòu)成。例如，根據(jù)Adrian Cockcroft，NetFlix 有大約600個服務(wù)。每個服務(wù)都有多個實例。這就造成許多需要配置、部署、擴展和監(jiān)控的部分，除此之外，你還需要完成一個服務(wù)發(fā)現(xiàn)機制（后續(xù)文章中發(fā) 表），以用來發(fā)現(xiàn)與它通訊服務(wù)的地址（包括服務(wù)器地址和端口）。傳統(tǒng)的解決問題辦法不能用于解決這么復(fù)雜的問題。接續(xù)而來，成功部署一個微服務(wù)應(yīng)用需要開 發(fā)者有足夠的控制部署方法，并高度自動化。

一種自動化方法是使用PaaS服務(wù)，例如Cloud Foundry。 PaaS給開發(fā)者提供一個部署和管理微服務(wù)的簡單方法，它把所有這些問題都打包內(nèi)置解決了。同時，配置PaaS的系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)專家可以采用最佳實踐和策略來 簡化這些問題。另外一個自動部署微服務(wù)應(yīng)用的方法是開發(fā)對于你來說最基礎(chǔ)的PaaS系統(tǒng)。一個典型的開始點是使用一個集群化方案，比如配合Docker使 用Mesos或者Kubernetes。后面的系列我們會看看如何基于軟件部署方法例如NGINX，可以方便的在微服務(wù)層面提供緩存、權(quán)限控制、API統(tǒng) 計和監(jiān)控。

總結(jié)

構(gòu)建復(fù)雜的應(yīng)用真的是非常困難。單體式的架構(gòu)更適合輕量級的簡單應(yīng)用。如果你用它來開發(fā)復(fù)雜應(yīng)用，那真的會很糟糕。微服務(wù)架構(gòu)模式可以用來構(gòu)建復(fù)雜應(yīng)用，當然，這種架構(gòu)模型也有自己的缺點和挑戰(zhàn)。

在后續(xù)的博客中，我會深入探索微服務(wù)架構(gòu)模式，并討論諸如服務(wù)發(fā)現(xiàn)、服務(wù)部署選擇和如何分解一個分布式應(yīng)用為多個服務(wù)的策略。

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