微服務（Microservice）那點事（轉）

摘要： 微服務架構被提出很短的時間內，就被愈來愈多的開發人員推崇，簡單來講其主要的目的是有效的拆分應用，實現敏捷開發和部署 。本分享即嘗試介紹微服務架構的一些實施細節和要求，探詢微服務架構的由來，並最終提供咱們團隊內部的一些實踐總結，但願對你們有幫助。

WHAT – 什麼是微服務

微服務簡介

此次參加JavaOne2015最大的困難就是聽Microservice相關的session，不管內容多麼水，只要題目帶microservice，一定報不上名，可見Microservice有多火。最喜歡其中一頁。關於這個典故，能夠參考this，此圖適用於一切高大上的名字——技術有SOA，Agile，CLOUD，DevOps等等，古代有道，氣，八卦等等。此類名詞的最大特色就是 一解釋就懂，一問就不知，一討論就打架。

 

微服務的流行，Martin功不可沒，這老頭也是個奇人，特別擅長抽象概括和製造概念，我覺的這就是最牛逼的markting啊，感受這也是目前國人欠缺的能力。

Martin Fowler是國際著名的OO專家，敏捷開發方法的創始人之一，現爲ThoughtWorks公司的首席科學家.福勒（Martin Fowler），在面向對象分析設計、UML、模式、軟件開發方法學、XP、重構等方面，都是世界頂級的專家，現爲Thought Works公司的首席科學家。Thought Works是一家從事企業應用開發和集成的公司。早在20世紀80年代，Fowler就是使用對象技術構建多層企業應用的倡導者，他著有幾本經典書籍： 《企業應用架構模式》、《UML精粹》和《重構》等。

先來看看傳統的web開發方式，經過對比比較容易理解什麼是Microservice Architecture。和Microservice相對應的，這種方式通常被稱爲Monolithic（比較難傳神的翻譯）。全部的功能打包在一個 WAR包裏，基本沒有外部依賴（除了容器），部署在一個JEE容器（Tomcat，JBoss，WebLogic）裏，包含了 DO/DAO，Service，UI等全部邏輯。

 

Monolithic比較適合小項目，優勢是：

• 開發簡單直接，集中式管理

• 基本不會重複開發

• 功能都在本地，沒有分佈式的管理開銷和調用開銷

它的缺點也很是明顯，特別對於互聯網公司來講（不一一列舉了）：

• 開發效率低：全部的開發在一個項目改代碼，遞交代碼相互等待，代碼衝突不斷

• 代碼維護難：代碼功能耦合在一塊兒，新人不知道何從下手

• 部署不靈活：構建時間長，任何小修改必須從新構建整個項目，這個過程每每很長

• 穩定性不高：一個微不足道的小問題，能夠致使整個應用掛掉

• 擴展性不夠：沒法知足高併發狀況下的業務需求

因此，如今主流的設計通常會採用Microservice Architecture，就是基於微服務的架構。簡單來講， 微服務的目的是有效的拆分應用，實現敏捷開發和部署 。

 

用《The art of scalability》一書裏提到的scale cube比較容易理解如何拆分。你看，咱們叫分庫分表，別人總結成了scale cube，這就是抽象的能力啊，把複雜的東西用最簡單的概念解釋和總結。X軸表明運行多個負載均衡器以後運行的實例，Y軸表明將應用進一步分解爲微服務 （分庫），數據量大時，還能夠用Z軸將服務按數據分區（分表）

 

微服務的具體特徵

先看看最官方的定義吧

The microservice architectural style is an approach to developing a single application as a suite of small services, each running in its own process and communicating with lightweight mechanisms, often an HTTP resource API. These services are **built around business capabilities** and independently deployable by fully automated deployment machinery. There is a bare minimum of centralized management of these services , which may be written in different programming languages and use different data storage technologies.

– James Lewis and Martin Fowler

把Martin老頭的定義大概的翻譯一下就是下面幾條，這個定義仍是太抽象是否是，那就對了，就是要務虛，都說明白了誰還找他付費諮詢啊，這麼貴。
1. 一些列的獨立的服務共同組成系統
2. 單獨部署，跑在本身的進程裏
3. 每一個服務爲獨立的業務開發
4. 分佈式的管理

Martin本身也說了，每一個人對微服務均可以有本身的理解，不過大概的標準仍是有一些的。

• 分佈式服務組成的系統

• 按照業務而不是技術來劃分組織

• 作有生命的產品而不是項目

• Smart endpoints and dumb pipes（個人理解是強服務個體和弱通訊）

• 自動化運維（DevOps）

• 容錯

• 快速演化

SOA vs Microservice

除了Smart endpoints and dumb pipes都很容易理解對嗎？相信不少人都會問一個問題，這是否是就是SOA換了個概念，掛羊頭賣狗肉啊，有說法把Microservice叫成 Lightway SOA。也有不少傳統磚家跳出來講Microservice就是SOA。其實Martin也沒否定SOA和Microservice的關係。

我我的理解，Microservice是SOA的傳承，但一個最本質的區別就在於Smart endpoints and dumb pipes，或者說是真正的分佈式的、去中心化的。Smart endpoints and dumb pipes本質就是去ESB，把全部的「思考」邏輯包括路由、消息解析等放在服務內部（Smart endpoints），去掉一個大一統的ESB，服務間輕（dumb pipes）通訊，是比SOA更完全的拆分。

HOW – 怎麼具體實踐微服務

聽上去好像都不錯，具體怎麼落地啊？這須要回答下面幾個問題：

• 客戶端如何訪問這些服務？

• 服務之間如何通訊？

• 這麼多服務，怎麼找?

• 服務掛了怎麼辦？

客戶端如何訪問這些服務？

原來的Monolithic方式開發，全部的服務都是本地的，UI能夠直接調用，如今按功能拆分紅獨立的服務，跑在獨立的通常都在獨立的虛擬機上的 Java進程了。客戶端UI如何訪問他的？後臺有N個服務，前臺就須要記住管理N個服務，一個服務下線/更新/升級，前臺就要從新部署，這明顯不服務咱們 拆分的理念，特別當前臺是移動應用的時候，一般業務變化的節奏更快。另外，N個小服務的調用也是一個不小的網絡開銷。還有通常微服務在系統內部，一般是無狀態的，用戶登陸信息和權限管理最好有一個統一的地方維護管理（OAuth）。

因此，通常在後臺N個服務和UI之間通常會一個代理或者叫API Gateway，他的做用包括

• 提供統一服務入口，讓微服務對前臺透明

• 聚合後臺的服務，節省流量，提高性能

• 提供安全，過濾，流控等API管理功能

個人理解其實這個API Gateway能夠有不少廣義的實現辦法，能夠是一個軟硬一體的盒子，也能夠是一個簡單的MVC框架，甚至是一個Node.js的服務端。他們最重要的做 用是爲前臺（一般是移動應用）提供後臺服務的聚合，提供一個統一的服務出口，解除他們之間的耦合，不過API Gateway也有可能成爲單點故障點或者性能的瓶頸。

通常用過Taobao Open Platform的就能很容易的體會，TAO就是這個API Gateway。

 

服務之間如何通訊？

由於全部的微服務都是獨立的Java進程跑在獨立的虛擬機上，因此服務間的通行就是IPC（inter process communication），已經有不少成熟的方案。如今基本最通用的有兩種方式。這幾種方式，展開來說均可以寫本書，並且你們通常都比較熟悉細節了， 就不展開講了。

• 同步調用

• REST（JAX-RS，Spring Boot）

• RPC（Thrift, Dubbo）

• 異步消息調用(Kafka, Notify, MetaQ)

 

通常同步調用比較簡單，一致性強，可是容易出調用問題，性能體驗上也會差些，特別是調用層次多的時候。RESTful和RPC的比較也是一個頗有意 思的話題。通常REST基於HTTP，更容易實現，更容易被接受，服務端實現技術也更靈活些，各個語言都能支持，同時能跨客戶端，對客戶端沒有特殊的要 求，只要封裝了HTTP的SDK就能調用，因此相對使用的廣一些。RPC也有本身的優勢，傳輸協議更高效，安全更可控，特別在一個公司內部，若是有統一個 的開發規範和統一的服務框架時，他的開發效率優點更明顯些。就看各自的技術積累實際條件，本身的選擇了。

而異步消息的方式在分佈式系統中有特別普遍的應用，他既能減低調用服務之間的耦合，又能成爲調用之間的緩衝，確保消息積壓不會沖垮被調用方，同時能 保證調用方的服務體驗，繼續幹本身該乾的活，不至於被後臺性能拖慢。不過須要付出的代價是一致性的減弱，須要接受數據最終一致性；還有就是後臺服務通常要 實現冪等性，由於消息發送出於性能的考慮通常會有重複（保證消息的被收到且僅收到一次對性能是很大的考驗）；最後就是必須引入一個獨立的broker，如 果公司內部沒有技術積累，對broker分佈式管理也是一個很大的挑戰。

這麼多服務，怎麼找?

在微服務架構中，通常每個服務都是有多個拷貝，來作負載均衡。一個服務隨時可能下線，也可能應對臨時訪問壓力增長新的服務節點。服務之間如何相互 感知？服務如何管理？這就是服務發現的問題了。通常有兩類作法，也各有優缺點。基本都是經過zookeeper等相似技術作服務註冊信息的分佈式管理。當 服務上線時，服務提供者將本身的服務信息註冊到ZK（或相似框架），並經過心跳維持長連接，實時更新連接信息。服務調用者經過ZK尋址，根據可定製算法， 找到一個服務，還能夠將服務信息緩存在本地以提升性能。當服務下線時，ZK會發通知給服務客戶端。

• 客戶端作：優勢是架構簡單，擴展靈活，只對服務註冊器依賴。缺點是客戶端要維護全部調用服務的地址，有技術難度，通常大公司都有成熟的內部框架支持，好比Dubbo。

• 服務端作：優勢是簡單，全部服務對於前臺調用方透明，通常在小公司在雲服務上部署的應用採用的比較多。

 

這麼多服務，服務掛了怎麼辦？

前面提到，Monolithic方式開發一個很大的風險是，把全部雞蛋放在一個籃子裏，一榮俱榮，一損俱損。而分佈式最大的特性就是網絡是不可靠 的。經過微服務拆分能下降這個風險，不過若是沒有特別的保障，結局確定是噩夢。咱們剛遇到一個線上故障就是一個很不起眼的SQL計數功能，在訪問量上升 時，致使數據庫load彪高，影響了所在應用的性能，從而影響全部調用這個應用服務的前臺應用。因此當咱們的系統是由一系列的服務調用鏈組成的時候，咱們 必須確保任一環節出問題都不至於影響總體鏈路。相應的手段有不少：

• 重試機制

• 限流

• 熔斷機制

• 負載均衡

• 降級（本地緩存）

這些方法基本上都很明確通用，就不詳細說明了。好比Netflix的Hystrix：https://github.com/Netflix/Hystrix

 

WHY – 微服務的應用

這裏有一個圖很是好的總結微服務架構須要考慮的問題，包括

• API Gateway

• 服務間調用

• 服務發現

• 服務容錯

• 服務部署

• 數據調用

   

   

 

微服務的優勢和缺點（或者說挑戰）同樣明顯。

• 優勢

• 開發簡單

• 技術棧靈活

• 服務獨立無依賴

• 獨立按需擴展

• 可用性高

• 缺點（挑戰）

• 多服務運維難度

• 系統部署依賴

• 服務間通訊成本

• 數據一致性

• 系統集成測試

• 重複工做

• 性能監控

沒有最好的，只有適合本身的。

 

• 對於大的互聯網公司，微服務架構是血液，是習慣，每家公司都有本身的套路和架構，細節有不一樣，可是核心理念是通的。

• 對於通常的公司而言，實踐微服務有很是大的技術挑戰，因而乎纔有了這麼多IT供應商考慮這裏的商機。微服務比較適合將來有必定的擴展複雜度，且有 很大用戶增量預期的應用，說人話就是新興的互聯網公司。創業初期，不可能買大量的機器或者很貴的機器，可是又必須考慮應對成功後的巨量的用戶，微服務架構 成了最好的選擇。 

   

So What – 思考

看到上面的圖，不是不以爲特別的熟悉？其實咱們N年前就用的倒背如流了好很差？褲子都拖了，你就給我看這個？

對對對
from: https://github.com/Netflix/recipes-rss/wiki/Architecture

其實原本所謂的微服務就是對互聯網在應用技術的一個總結概括，IT廠商鼓吹全部概念無非是爲了生意（business），SOA是，Cloud是，Microservice也是。下面玩笑頗有意思的歸納了這個狀況（我加了第一條線，原圖見這裏）

 

 

因此微服對咱們的思考我以爲更多的是思惟上的，對已微服務架構， 技術上不是問題，意識比工具重要。

• 按照業務 或者客戶需求組織資源（這是最難的）

• 作有生命的產品，而不是項目

• 頭狼戰隊，全棧化

• 後臺服務貫徹Single Responsibility Principle

• VM->Docker （to PE）

• DevOps (to PE)

同時，對於開發同窗，有這麼多的中間件和強大的PE支持當然是好事，咱們也須要深刻去了解這些中間件背後的原理，知其然知其因此然，設想下，若是咱們是一個小公司的CTO，離開的阿里的大環境，在有限的技術資源如何經過開源技術實施微服務？

最後，通常提到微服務都離不開DevOps和Docker，理解微服務架構是核心，devops和docker是工具，是手段。下次在抽時間再學習整理下。

 

原文出處：https://yq.aliyun.com/articles/2764