成小胖學(xué)習(xí)微服務(wù)架構(gòu)·基礎(chǔ)篇
看到最近“微服務(wù)架構(gòu)”這個概念這么火，作為一個積極上進的程序猿，成小胖忍不住想要學(xué)習(xí)學(xué)習(xí)。而架構(gòu)師老王（不是隔壁老王）最近剛好在做公司基礎(chǔ)服務(wù)的微服務(wù)化研究和落地，對此深有研究。
于是成小胖馬上屁顛屁顛的跑過去向老王請教：“王哥，我看微服務(wù)架構(gòu)這么火，我也想學(xué)，您給我講講啥是微服務(wù)架構(gòu)唄？”
老王笑了笑說：“要想知道什么是微服務(wù)架構(gòu)，你得先知道什么系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計。”
成小胖的理想是成為一名架構(gòu)師，平時積累了不少知識，因此對“系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計”這個概念還是很熟悉的，因此他馬上就給出了答案【1】：
系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計描述了在應(yīng)用系統(tǒng)的內(nèi)部，如何根據(jù)業(yè)務(wù)、技術(shù)、組織、靈活性、可擴展性以及可維護性等多種因素，將應(yīng)用系統(tǒng)劃分成不同的部分，并使這些部分彼此之間相互分工、相互協(xié)作，從而為用戶提供某種特定的價值的方式。
老王滿意的點點頭，繼續(xù)問：“你看最近我在做微服務(wù)的研究和落地，你知道為什么要做這個事情嗎？”
“因為目前的三層架構(gòu)存在很多弊端，不滿足業(yè)務(wù)發(fā)展的需求了唄。”
“對的，我看你對公司目前的架構(gòu)也非常熟悉了，你來仔細說說現(xiàn)在的三層架構(gòu)吧?！?div style="height:15px;">
于是成小胖拿了一張A4紙，圖文并茂地給老王講了他對三層架構(gòu)的理解：
三層架構(gòu)是指在業(yè)務(wù)和技術(shù)的發(fā)展過程中，系統(tǒng)中不同職責(zé)的部分被定義在不同的層次，每一層負責(zé)的功能更加具體化。三層架構(gòu)通常包括表示層、業(yè)務(wù)邏輯層和數(shù)據(jù)訪問層，層與層之間互相連接、互相協(xié)作，構(gòu)成一個整體，并且層的內(nèi)部可以被替換成其他可以工作的部分，但對整體的影響不大。
以 Web 應(yīng)用程序為例，早期是將所有的表示邏輯、業(yè)務(wù)邏輯和數(shù)據(jù)訪問邏輯放在一起，這就是一層架構(gòu)。
后來隨著 java、.NET 等高級語言的發(fā)展，提供了越來越方便的數(shù)據(jù)訪問機制，如 java 的 JDBC 和 .NET 的 ADO.NET。這時數(shù)據(jù)訪問部分被分離開來，形成了二層架構(gòu)。
再后來，隨著面向?qū)ο笤O(shè)計、企業(yè)架構(gòu)模式等理念的不斷發(fā)展，表示邏輯和業(yè)務(wù)邏輯也被分離開來，形成了現(xiàn)在的三層架構(gòu)。
三層架構(gòu)的具體內(nèi)容如下：
表示層： 用戶使用應(yīng)用程序時，看到的、聽見的、輸入的或者交互的部分。
業(yè)務(wù)邏輯層： 根據(jù)用戶輸入的信息，進行邏輯計算或者業(yè)務(wù)處理的部分。
數(shù)據(jù)訪問層： 關(guān)注有效地操作原始數(shù)據(jù)的部分，如將數(shù)據(jù)存儲到存儲介質(zhì)（如數(shù)據(jù)庫、文件系統(tǒng)）及從存儲介質(zhì)中讀取數(shù)據(jù)等。
老王對這個解釋非常滿意，作了進一步的補充：“你看雖然現(xiàn)在程序被分成了三層，但只是邏輯上的分層，并不是物理上的分層。也就是說，對不同層的代碼而言，經(jīng)過編譯、打包和部署后，所有的代碼最終還是運行在同一個進程中。而這，就是所謂的單塊架構(gòu)?！?div style="height:15px;">
成小胖撓了撓頭：“原來單塊架構(gòu)是這個意思啊~~”
“嗯。根據(jù)你的實際工作經(jīng)驗，你再總結(jié)下單塊架構(gòu)的優(yōu)缺點吧。”
平時勤于總結(jié)的成小胖很快便列出了單塊架構(gòu)的優(yōu)缺點：
優(yōu)點：
易于開發(fā)： 開發(fā)方式簡單，IDE 支持好，方便運行和調(diào)試。
易于測試： 所有功能運行在一個進程中，一旦進程啟動，便可以進行系統(tǒng)測試。
易于部署： 只需要將打好的一個軟件包發(fā)布到服務(wù)器即可。
易于水平伸縮： 只需要創(chuàng)建一個服務(wù)器節(jié)點，配置好運行時環(huán)境，再將軟件包發(fā)布到新服務(wù)器節(jié)點即可運行程序（當(dāng)然也需要采取分發(fā)策略保證請求能有效地分發(fā)到新節(jié)點）。
缺點：
維護成本大： 當(dāng)應(yīng)用程序的功能越來越多、團隊越來越大時，溝通成本、管理成本顯著增加。當(dāng)出現(xiàn) bug 時，可能引起 bug 的原因組合越來越多，導(dǎo)致分析、定位和修復(fù)的成本增加；并且在對全局功能缺乏深度理解的情況下，容易在修復(fù) bug 時引入新的 bug。
持續(xù)交付周期長： 構(gòu)建和部署時間會隨著功能的增多而增加，任何細微的修改都會觸發(fā)部署流水線。
新人培養(yǎng)周期長： 新成員了解背景、熟悉業(yè)務(wù)和配置環(huán)境的時間越來越長。
技術(shù)選型成本高： 單塊架構(gòu)傾向于采用統(tǒng)一的技術(shù)平臺或方案來解決所有問題，如果后續(xù)想引入新的技術(shù)或框架，成本和風(fēng)險都很大。
可擴展性差： 隨著功能的增加，垂直擴展的成本將會越來越大；而對于水平擴展而言，因為所有代碼都運行在同一個進程，沒辦法做到針對應(yīng)用程序的部分功能做獨立的擴展。
老王拍了拍成小胖的肩膀，眼睛瞇成了一條縫：“小伙子總結(jié)的很不錯！既然你已經(jīng)對目前的單塊架構(gòu)的優(yōu)缺點有了很好的理解，那現(xiàn)在咱們就可以開始來學(xué)習(xí)微服務(wù)架構(gòu)了。”
老王先從網(wǎng)上搜索“微服務(wù)架構(gòu)”關(guān)鍵字，出來這么一段話：
微服務(wù)架構(gòu)是一種架構(gòu)模式，它提倡將單一應(yīng)用程序劃分成一組小的服務(wù)，服務(wù)之間互相協(xié)調(diào)、互相配合，為用戶提供最終價值。每個服務(wù)運行在其獨立的進程中，服務(wù)于服務(wù)間采用輕量級的通信機制互相溝通（通常是基于 HTTP 的 RESTful API）。每個服務(wù)都圍繞著具體業(yè)務(wù)進行構(gòu)建，并且能夠被獨立地部署到生產(chǎn)環(huán)境、類生產(chǎn)環(huán)境等。另外，應(yīng)盡量避免統(tǒng)一的、集中式的服務(wù)管理機制，對具體的一個服務(wù)而言，應(yīng)根據(jù)業(yè)務(wù)上下文，選擇合適的語言、工具對其進行構(gòu)建。
成小胖看完了這段話，說：“看著有點暈，云里霧里的感覺……”
老王嘿嘿一笑：“莫慌，現(xiàn)在就給你詳細講講微服務(wù)架構(gòu)的特性?！?div style="height:15px;">
1. 單一職責(zé)
微服務(wù)架構(gòu)中的每個服務(wù)，都是具有業(yè)務(wù)邏輯的，符合高內(nèi)聚、低耦合原則以及單一職責(zé)原則的單元，不同的服務(wù)通過“管道”的方式靈活組合，從而構(gòu)建出龐大的系統(tǒng)。
2. 輕量級通信
服務(wù)之間通過輕量級的通信機制實現(xiàn)互通互聯(lián)，而所謂的輕量級，通常指語言無關(guān)、平臺無關(guān)的交互方式。
對于輕量級通信的格式而言，我們熟悉的 XML 和 JSON，它們是語言無關(guān)、平臺無關(guān)的；對于通信的協(xié)議而言，通?；?HTTP，能讓服務(wù)間的通信變得標(biāo)準(zhǔn)化、無狀態(tài)化。目前大家熟悉的 REST（Representational State Transfer）是實現(xiàn)服務(wù)間互相協(xié)作的輕量級通信機制之一。使用輕量級通信機制，可以讓團隊選擇更適合的語言、工具或者平臺來開發(fā)服務(wù)本身。
3. 獨立性
每個服務(wù)在應(yīng)用交付過程中，獨立地開發(fā)、測試和部署。
在單塊架構(gòu)中所有功能都在同一個代碼庫，功能的開發(fā)不具有獨立性；當(dāng)不同小組完成多個功能后，需要經(jīng)過集成和回歸測試，測試過程也不具有獨立性；當(dāng)測試完成后，應(yīng)用被構(gòu)建成一個包，如果某個功能存在 bug，將導(dǎo)致整個部署失敗或者回滾。
在微服務(wù)架構(gòu)中，每個服務(wù)都是獨立的業(yè)務(wù)單元，與其他服務(wù)高度解耦，只需要改變當(dāng)前服務(wù)本身，就可以完成獨立的開發(fā)、測試和部署。
4. 進程隔離
單塊架構(gòu)中，整個系統(tǒng)運行在同一個進程中，當(dāng)應(yīng)用進行部署時，必須停掉當(dāng)前正在運行的應(yīng)用，部署完成后再重啟進程，無法做到獨立部署。
有時候我們會將重復(fù)的代碼抽取出來封裝成組件，在單塊架構(gòu)中，組件通常的形態(tài)叫做共享庫（如 jar 包或者 DLL），但是當(dāng)程序運行時，所有組件最終也會被加載到同一進程中運行。
在微服務(wù)架構(gòu)中，應(yīng)用程序由多個服務(wù)組成，每個服務(wù)都是高度自治的獨立業(yè)務(wù)實體，可以運行在獨立的進程中，不同的服務(wù)能非常容易地部署到不同的主機上。
理論上所有服務(wù)可以部署在同一個服務(wù)器節(jié)點，但是并不推薦這么做，因為微服務(wù)架構(gòu)的主旨就是高度自治和高度隔離。
“王哥你真厲害，您這么一說我的思維清晰了很多！”成小胖激動的幾乎要叫起來。
“我之前了解過 SOA，好像跟微服務(wù)架構(gòu)的思想很像啊，您能幫我區(qū)分一下嗎？”成小胖追問到。
老王嘿嘿一笑，拿起成小胖手上的A4紙，翻到另外一面畫了個表格：
SOA實現(xiàn)微服務(wù)架構(gòu)實現(xiàn)
企業(yè)級，自頂向下開展實施團隊級，自底向上開展實施
服務(wù)由多個子系統(tǒng)組成，粒度大一個系統(tǒng)被拆分成多個服務(wù)，粒度細
企業(yè)服務(wù)總線，集中式的服務(wù)架構(gòu)無集中式總線，松散的服務(wù)架構(gòu)
集成方式復(fù)雜（ESB/WS/SOAP）集成方式簡單（HTTP/REST/JSON）
單塊架構(gòu)系統(tǒng)，相互依賴，部署復(fù)雜服務(wù)能獨立部署
接著老王又畫了一張圖：
成小胖看了之后說：“您這么一畫我倒是大概明白了，但是圖里面的 DevOps 這個概念我不懂誒……”
“這個 DevOps 就說來話長了，有時間你自己先去查查資料了解下吧。”
“好的?，F(xiàn)在我對微服務(wù)架構(gòu)的概念有了了解，您能再深入剖析下它的本質(zhì)嗎？”
“好，你可仔細聽好了哈！”
1. 服務(wù)作為組件
微服務(wù)也可以被認為是一種組件，但是跟傳統(tǒng)組件的區(qū)別在于它可以獨立部署，因此它的一個顯著的優(yōu)勢。另外一個優(yōu)點是，它在組件與組件之間定義了清晰的、語言無關(guān)、平臺無關(guān)的規(guī)范接口，耦合度低，靈活性非常高。但它的不足之處是，分布式調(diào)用嚴重依賴于網(wǎng)絡(luò)的可靠性和穩(wěn)定性。
2. 圍繞業(yè)務(wù)組織團隊
在單塊架構(gòu)中，企業(yè)一般會根據(jù)技能劃分團隊，在這種組織架構(gòu)下，即便是簡單的需求變更都有可能需要跨團隊協(xié)作，溝通成本很高。而在微服務(wù)架構(gòu)中，它提倡以業(yè)務(wù)為核心，按照業(yè)務(wù)能力來組織團隊，團隊中的成員具有多樣性的技能。
3. 關(guān)注產(chǎn)品而非項目
在單塊架構(gòu)中，應(yīng)用基本上是基于“項目模式”構(gòu)建的，即項目啟動時從不同技能資源池中抽取相關(guān)資源組成團隊，項目結(jié)束后釋放所有資源。這種情況下團隊成員缺乏主人翁意識和產(chǎn)品成就感。
在微服務(wù)架構(gòu)中，提倡采用“產(chǎn)品模式”構(gòu)建，即更傾向于讓團隊負責(zé)整個服務(wù)的生命周期，以便提供更優(yōu)質(zhì)的服務(wù)。
4. 技術(shù)多樣性
微服務(wù)架構(gòu)中，提倡針對不同的業(yè)務(wù)特征選擇合適的技術(shù)方案，有針對性的解決具體業(yè)務(wù)問題，而不是像單塊架構(gòu)中采用統(tǒng)一的平臺或技術(shù)來解決所有問題。
5. 業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)獨立
微服務(wù)架構(gòu)提供自主管理其相關(guān)的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，這樣可以隨著業(yè)務(wù)的發(fā)展提供數(shù)據(jù)接口集成，而不是以數(shù)據(jù)庫的方式同其他服務(wù)集成。另外，隨著業(yè)務(wù)的發(fā)展，可以方便地選擇更合的工具管理或者遷移業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)。
6. 基礎(chǔ)設(shè)施自動化
在微服務(wù)架構(gòu)的實踐過程中，對持續(xù)交付和部署流水線的要求很高，將促進企業(yè)不斷尋找更高效的方式完成基礎(chǔ)設(shè)施的自動化及 DevOps 運維能力的提升。
聽完成小胖忍不住表達了敬佩之意：“老司機就是老司機，噢說錯了……架構(gòu)師就是架構(gòu)師，總結(jié)得這么簡潔又深刻！”
“咳咳，低調(diào)低調(diào)……”
“聽您講解了這么多，我覺得微服務(wù)架構(gòu)解決了很多當(dāng)前三層架構(gòu)的痛點。不過我覺得沒有任何一項技術(shù)或架構(gòu)是完美的?！?div style="height:15px;">
“非常正確。進行微服務(wù)架構(gòu)的落地是存在很多挑戰(zhàn)的?！?div style="height:15px;">1. 分布式系統(tǒng)的復(fù)雜性
