微服務(wù)定義

微服務(wù)是用一組小服務(wù)的方式來構(gòu)建一個應(yīng)用，服務(wù)獨立運行在不同的進程中，服務(wù)之間通過輕量的通訊機制（如RESTful接口）來交互，并且服務(wù)可以通過自動化部署方式獨立部署。正因為微服務(wù)架構(gòu)中，服務(wù)之間是相互獨立的，所以不同的服務(wù)可以使用不同的語言來開發(fā)，或者根據(jù)業(yè)務(wù)的需求使用不同類型的數(shù)據(jù)庫。

微服務(wù)優(yōu)勢

服務(wù)簡單，只關(guān)注一個業(yè)務(wù)功能

在James看來，傳統(tǒng)的整體風(fēng)格的架構(gòu)在構(gòu)建部署和擴展伸縮方面有很大的局限性，其服務(wù)端應(yīng)用就像是一塊鐵板，笨重且不可拆分，系統(tǒng)中任何程序的改變都需要整個應(yīng)用重新構(gòu)建和部署新版本。在進行水平擴展時也只能整個系統(tǒng)擴展，而不能針對某一個功能模塊進行擴展。

而微服務(wù)架構(gòu)將系統(tǒng)以組件化的方式分解為多個服務(wù)，服務(wù)之間相對獨立且松耦合，單一功能的改變只需要重新構(gòu)建部署相應(yīng)的服務(wù)即可。

每個微服務(wù)可由不同團隊開發(fā)

傳統(tǒng)的開發(fā)模式在分工時往往以技術(shù)為單位，比如UI團隊、服務(wù)端團隊和數(shù)據(jù)庫團隊，這樣的分工可能會導(dǎo)致任何功能上的改變都需要跨團隊溝通和協(xié)調(diào)。而微服務(wù)則倡導(dǎo)圍繞服務(wù)來分工，不同的服務(wù)可以采用不同的技術(shù)來實現(xiàn)，一個團隊中應(yīng)該包含開發(fā)所需的所有技能，比如用戶體驗、數(shù)據(jù)庫、項目管理。

微服務(wù)是松散耦合的

微服務(wù)架構(gòu)拋棄了ESB復(fù)雜的業(yè)務(wù)規(guī)則編排、消息路由等功能，微服務(wù)架構(gòu)中服務(wù)是高內(nèi)聚的，每個服務(wù)都會處理相應(yīng)的業(yè)務(wù)，所有的業(yè)務(wù)邏輯應(yīng)該盡量在服務(wù)內(nèi)部處理，且服務(wù)間的通信盡可能的輕量化，比如使用Restful的方式。

可用不同的編程語言與工具開發(fā)

傳統(tǒng)的軟件開發(fā)中經(jīng)常會使用同一個技術(shù)平臺來解決所有的問題，而經(jīng)驗表明使用合適的工具做合適的事情會讓開發(fā)變得事半功倍。微服務(wù)架構(gòu)天生就具有這樣的特性，我們可以使用Node.js來開發(fā)一個簡單的報表頁面，使用C++來編寫一個實時聊天組件。

微服務(wù)架構(gòu)的引入為多樣化持久保存數(shù)據(jù)提供可能，持久層可以使用傳統(tǒng)關(guān)系數(shù)據(jù)庫和NoSQL。不同于傳統(tǒng)的應(yīng)用，微服務(wù)架構(gòu)中，我們可以為每個服務(wù)選擇一個新的適合業(yè)務(wù)邏輯的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，比如MongoDB、PostgreSQL。這樣做的好處是顯而易見的，首先我們可以根據(jù)業(yè)務(wù)類型（讀多還是寫多等）來決定使用哪種類型的數(shù)據(jù)庫，其次這樣可以減小單個數(shù)據(jù)庫的負(fù)載。

James的文章在社區(qū)引起了廣泛的討論，Contino公司的CTO Benjamin Wootton撰文表示微服務(wù)并沒有想象中的那么好，并建議開發(fā)者在選用此架構(gòu)時一定要慎重。Benjamin認(rèn)為微服務(wù)架構(gòu)時可能會面臨下面一些挑戰(zhàn)：

運維開銷

更多的服務(wù)也就意味著更多的運維，產(chǎn)品團隊需要保證所有的相關(guān)服務(wù)都有完善的監(jiān)控等基礎(chǔ)設(shè)施，傳統(tǒng)的架構(gòu)開發(fā)者只需要保證一個應(yīng)用正常運行，而現(xiàn)在卻需要保證幾十甚至上百道工序高效運轉(zhuǎn)，這是一個艱巨的任務(wù)。

DevOps要求

使用微服務(wù)架構(gòu)后，開發(fā)團隊需要保證一個Tomcat集群可用，保證一個數(shù)據(jù)庫可用，這就意味著團隊需要高品質(zhì)的DevOps和自動化技術(shù)。而現(xiàn)在，這樣的全棧式人才很少。

隱式接口

服務(wù)和服務(wù)之間通過接口來“聯(lián)系”，當(dāng)某一個服務(wù)更改接口格式時，可能涉及到此接口的所有服務(wù)都需要做調(diào)整。

重復(fù)勞動

在很多服務(wù)中可能都會使用到同一個功能，而這一功能點沒有足夠大到提供一個服務(wù)的程度，這個時候可能不同的服務(wù)團隊都會單獨開發(fā)這一功能，重復(fù)的業(yè)務(wù)邏輯，這違背了良好的軟件工程中的很多原則。

分布式系統(tǒng)的復(fù)雜性

微服務(wù)通過REST API或消息來將不同的服務(wù)聯(lián)系起來，這在之前可能只是一個簡單的遠程過程調(diào)用。分布式系統(tǒng)也就意味著開發(fā)者需要考慮網(wǎng)絡(luò)延遲、容錯、消息序列化、不可靠的網(wǎng)絡(luò)、異步、版本控制、負(fù)載等，而面對如此多的微服務(wù)都需要分布式時，整個產(chǎn)品需要有一整套完整的機制來保證各個服務(wù)可以正常運轉(zhuǎn)。

事務(wù)、異步、測試面臨挑戰(zhàn)

跨進程之間的事務(wù)、大量的異步處理、多個微服務(wù)之間的整體測試都需要有一整套的解決方案，而現(xiàn)在看起來，這些技術(shù)并沒有成熟。

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：

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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(fù)責(zé)負(fù)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。

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·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(fù)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(fù)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。

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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(fù)載均衡器，他們負(fù)責(zé)在各個實例間分發(fā)請求。負(fù)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)。

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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(dāng)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30年前寫道，“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(dāng)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，Hailo有160個不同服務(wù)構(gòu)成，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)

總而言之，微服務(wù)架構(gòu)有很多吸引人的地方，不過在擁抱微服務(wù)之前要認(rèn)清它所帶來的挑戰(zhàn)。而每一種架構(gòu)都有其優(yōu)缺點，我們需要根據(jù)項目業(yè)務(wù)和團隊情況來選擇合適的架構(gòu)。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(dāng)然，這種架構(gòu)模型也有自己的缺點和挑戰(zhàn)。