如何理解微服務架構

因為Martin Fowler和Chris Richardson兩位大神的佈道，及NetFlix和Amazon公司的實踐，國內對於微服務的一些基礎問題理解基本一致，但受限於自身單體應用的限制，過度到微服務架構，又要各想辦法，具體問題具體看了。本篇描述一下微服務架構的基本概念及個人的一些理解。「微服務架構是一種架構模式，它提倡將單一應用程序劃分成一組小的服務，服務之間相互協調、互相配合，為用戶提供最終價值。每個服務運行在其獨立的進程中，服務和服務之間採用輕量級的通信機制相互溝通（通常是基於HTTP的Restful API).每個服務都圍繞著具體的業務進行構建，並且能夠被獨立的部署到生產環境、類生產環境等。另外，應盡量避免統一的、集中的服務管理機制，對具體的一個服務而言，應根據業務上下文，選擇合適的語言、工具對其進行構"----Martin Fowler的博客

微服務的特徵與界定

單體應用 vs 微服務架構

優點

1:提升開發交流，每個服務足夠內聚，足夠小，代碼容易理解；

2:服務獨立測試、部署、升級、發布；

3:按需定製的DFX，資源利用率，每個服務可以各自進行x擴展和z擴展，而且，每個服務可以根據自己的需要部署到合適的硬體伺服器上；每個服務按

4:需要選擇HA的模式，選擇接受服務的實例個數；

5:容易擴大開發團隊，可以針對每個服務（service）組件開發團隊；

6:提高容錯性（fault isolation），一個服務的內存泄露並不會讓整個系統癱瘓；

7:新技術的應用，系統不會被長期限制在某個技術棧上；

缺點

沒有銀彈，微服務提高了系統的複雜度；開發人員要處理分散式系統的複雜性；服務之間的分散式通信問題；服務的註冊與發現問題；服務之間的分散式事務問題；數據隔離再來的報表處理問題；服務之間的分散式一致性問題；服務管理的複雜性，服務的編排；不同服務實例的管理。

ChrisRichardson提出的微服務的三維擴展模型：

X軸，服務實例水平擴展，保證可靠性與性能；

Y軸，功能的擴展，服務單一職責，功能獨立；

Z軸，數據分區，數據獨立，可靠性保證；

微服務的拆分一般會帶來IPC通信的問題。通信機制需要完備可靠，服務之間的通信選擇應盡量單一，從兩個維度對通信的模式進行劃分：

第一個維度是一對一還是一對多：

一對一：每個客戶端請求有一個服務實例來響應。

一對多：每個客戶端請求有多個服務實例來響應。

第二個維度是這些互動式同步還是非同步：

同步模式：客戶端請求需要服務端即時響應，甚至可能由於等待而阻塞。

非同步模式：客戶端請求不會阻塞進程，服務端的響應可以是非即時的。

微服務架構認為，服務間通信應該就只有這幾種模式。AC出於時延、編程模型等方面的考慮，提供了一套通信機制，業務之間的通信要按需選用。

服務的發現與註冊

一般的微服務架構里都有兩層API GetWay，一層是外部APIGetWay，用於用戶訪問系統；一層是內部API GetWay，內部服務之間的APIGetWay。內部API GetWay要解決的問題就是服務發現和服務註冊。從這也能看出來，為什麼通信的方式要盡量單一，APIGetWay有一項工作就是協議轉換。

微服務可能是HA主備的，也可能是LB的，怎麼找到一個服務？有兩種思路，客戶端發現（左圖）,客戶端去註冊中心查詢服務實例列表，自行選擇；另一種是服務端發現（右圖），添加LB模塊，客戶端把請求發向LB，由LB根據負載均衡策略選擇服務實例；

微服務註冊表的典型實現:

ETCD: 是一個高可用，分散式的，一致性的，鍵值表，用於共享配置和服務發現。兩個著名案例包括Kubernetes和Cloud Foundry。

微服務架構的部署

微服務架構對於部署的要求：

部署速率，Amazon與NetFlix都有千個服務，每個服務都有持續部署的要求，Amazon的服務每秒都會部署一次；

部署自動化，一切都要自動化，IaaS與PaaS解決I層與P層自動化部署，微服務有自動部署與運維工具，並實現Auto-Scaling；

部署提供基礎機制，為實現分散式部署要求，部署機制一般都有資源池化、服務的生命周期來看，部署服務 與服務註冊是一體的；

部署的粒度：

VM: 部署系統管理的VM的生命周期，如當前AC的iDeploy部署，把AC部署拆分為每個VM的安裝、配置與啟動；這種方式粒度粗，支撐不了微服務的部署(除非一個服務佔用一個VM);

App: 管理應用的生命周期及部署形態，生命周期分為部署、配置、啟動、升級等，部署形態有主備、LB、Daemon等；

Container: 相比於APP，容器有更好的隔離性和移植性；

微服務：一般的微服務要麼是APP，要麼是Container，但AC就不是。受限於ONOS架構，我們的服務是一組feature；

MS部署的解決方案：

TOSCA: 雲應用拓撲標準，一種描述雲化部署的DSL，我司主推一個標準，PaaS的部署系統和MANO用的都是TOSCA；

Kubernetes:Google開源的容器管理系統，提出了Pod/Service/Labels等概念，以ETCD為中心，PaaS基於K8S開發出了我司的雲化部署平台；

Mesosphere:DCOS，數據中心操作系統，基於mesos實現資源池化，有自身的編排工具；分散式LAB基於DCOS的思想做出了一套部署與集群管理系統(HASEN)；

微服務的劃分

微服務的劃分主要是保證微服務功能內聚，職責單一。一般使用DDD(Domain Drive Design)的思想與方法對微服務進行劃分，這種方法有點類似於資料庫ER圖的劃分，不斷分解數據，保證關係型資料庫符合原子性、冗餘性的範式要求。當然，微服務的劃分比數據表劃分更複雜，也沒有微服務範式的概念，但思想是一致的。更多的內容，請參考《領域驅動設計》這本書。

分散式一致性

有兩個大的思路：全局的分散式事務；事件驅動；

分散式事務就是現在AC的思路，在設計開發中；

事件驅動，忽略了事務的概念，由每個服務在應用層面保存服務的狀態，服務之間的通信使用事件機制通知；此種方法可以保證微服務間的獨立性，但把問題交給了服務的設計者；具體事件驅動的案例見參考材料；

數據隔離問題

微服務之間數據隔離可以保證服務的獨立升級與部署，數據隔離有三個維度：

數據表級隔離；數據表之間獨立，沒有外鍵關係；

資料庫級隔離；不同服務有不同的資料庫；

DBMS級隔離；不同服務有不同的資料庫管理系統；

一般做到資料庫級隔離就可以了，服務之間的數據交換使用服務間介面。

從單體到微服務

微服務架構是一個衍生架構，都是從單體架構演化而來的。

因為微服務架構本身的複雜性，初創系統出於快速開發、快速驗證的考慮，很少在一開始就使用微服務架構。加之微服務的概念在這兩年才火，大型單體應用也是看到了開發與維護的成本在不斷增加，才會有轉型微服務的動力。因此，如何從單體到微服務是一個普遍問題。

從單體到微服務的原則：

逐步演進，不要全部重構。

全部重構，帶來極大的成本和風險，系統會有很長的不穩定期。而且，最終的效果也不會很好，在設計時很難想到所有問題。微服務架構的演化思路應該是一步步鋪基礎設施，一點點拆分微服務。

演化建議（個人建議）

1. 不要增加新的耦合；

不要有編譯依賴，如直接import其它模塊的類；

使用版本建議的通信方式，不要使用osgiservice，這個耦合還是很強；不要直接訪問其它模塊的數據表；

避免不必要的親合性，注意特性之間的狀態，如A特性訪問B特性的2個請求有狀態，那這兩個特性實例就有親合性；

2. 前後端分離；

前後端業務分離，前端之間不會耦合，能前端做的，就放在前端；

3. 獨立的服務逐漸拆出；

逐步拆出功能獨立的微服務，對有特殊DFX要求的微服務也可以優先拆出；

DevOps與微服務架構

DevOps是09年提出來的概念，但一直沒有太火。直到14年，容器與微服務架構的提出，DevOps才得到了快速的發展。DevOps不單是一個實現自動化的工具鏈，而是組織、流程與技術的結合。組織上強調全棧團隊、團隊特性專一、團隊自治；技術上打通開發與運維；流程上強調端到端、可視化、灰度升級、A/B測試等。

對於DevOps，MS不是必須的，但MS為DevOps提供了最好的架構支撐，對於組織和流程的要求也是一致的。所以，也有人稱MS是DevOps架構。

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