
从上图可以看出单体架构的问题可以通过微服务化拆分来解决。
随着商业模式逐渐得到验证,产品获得了市场的认可,为了加快产品的迭代效率,团队开始引进更多的研发人力,此时业务已经达到了一定的复杂度,单体应用已经无法满足业务增长的需求,研发效率开始下降,这是就是需要考虑服务拆分的时机点。
服务拆分的落地还需要提前准备好配套的基础设施,比如注册中心、配置中心、日志系统、持续交付、监控系统、分布式定时任务、CAP 理论、分布式调用链、API 网关等等;
人才的储备和观念的变化也得同时跟上
服务拆分不仅仅是技术的升级,更是开发方式、组织架构、开发观念的转变
服务拆分粒度太细会增加运维复杂度,粒度过大又起不到效果,如何平衡拆分粒度呢?
产品初期阶段,业务逻辑并没有足够复杂到2~3人没法维护的地步,这时我们没有必要将业务继续拆分的更细,但随着业务的发展,业务逻辑变的越来越复杂,可能同时服务多个平台,这时你会发现服务面临各种问题,这个阶段就需要将服务拆分为更细粒度的服务。虽然业务复杂度已经满足了,但如果没有足够的人力,服务最好也不要拆分,拆分会因为人力的不足导致更多的问题,如研发效率大幅下降。
一个服务需要几个开发维护是比较理性的?
三个火q手原则
三个火q手原则主要应用于微服务设计和开发阶段
拆分策略可以按功能和非功能维度考虑,功能维度主要是划分清楚业务的边界,非功能维度主要考虑六点:扩展性、复用性、高性能、高可用、安全性、异构性。
纵行拆分(基于业务逻辑拆分)
从业务维度进行拆分。标准是按照业务的关联程度来决定,关联比较密切的业务适合拆分为一个微服务,而功能相对比较独立的业务适合单独拆分为一个微服务
横向拆分
从公共且独立功能维度拆分。标准是按照是否有公共的被多个其他服务调用,且依赖的资源独立不与其他业务 耦合。
按领域模型拆分
按领域模型拆分主要是划分清楚业务边界,主要分四步:
1、找出领域实体和值对象等领域对象
2、找出聚合根,根据实体、值对象和聚合根的依赖关系,建立聚合
3、根据业务及语义边界等因素,定义限界上下文
4、每一个限界上下文可以拆分一个对应的服务,但是也要考虑一些非功能因素
扩展性
区分系统中变与不变的部分,不变的部分一般是成熟的、通用的服务功能,变的部分一般是改动比较多、满足业务迭代扩展性需要的功能,我们可以将不变的部分拆分出来,作为公用的服务,将变的部分独立出来满足个性化扩展需要。
二八原则:经常变动的部分大约只占20%,剩下的80%基本不变或极少变化
复用性
不同的业务里或服务里经常会出现重复的功能,比如每个服务都有鉴权、限流、安全以及日志监控等功能,可以将这些通用的功能拆分出来形成独立的服务,也就是微服务里面的API网关。
可靠性
将可靠性要求高的核心服务和可靠性要求相对低的非核心服务拆分开来,然后重点保护核心服务的高可用。
高性能
将性能要求高或者性能压力大的模块拆分出来,避免性能压力大的服务影响其他服务。常见的拆分方式和具体的性能瓶颈有关,例如电商的抢购,性能压力最大的是排队功能,可以将此独立成一个服务;对于读写差异比较大的服务,也可以基于读写分离来拆分;基于数据一致性拆分,将强一致性的业务尽量放在一个服务中,弱一致性通常拆分为不同的服务
安全性
不同的服务可能对信息安全有不同的要求,因此把需要高度安全的服务拆分出来,进行区分部署,可以更有针对性地满足信息安全的要求,也可以降低对防火墙等安全设备吞吐量、并发性等方面的要求,降低成本,提高效率
异构性
对于开发语言种类有要求的业务场景,可以用不同的语言将其功能独立出来实现一个独立服务
以上拆分方式可以根据实际情况自由排列组合使用。拆分不仅仅是架构上的调整,也意味着要在组织结构上做出响应的适应性优化,以确保拆分后的服务由相对独立的团队负责维护
一个系统现在拆分出来的服务粒度也许合适,但随着时间的流失,系统需要不断的适应新的业务发展阶段,我们对系统领域的了解也越来越深,之前拆分的服务粒度可能就不合适了。例如业务的增删导致、过多的进程间通信导致效率低下等因素。
人员和服务数量的不匹配导致的维护成本增加,也是导致服务合并的一个重要原因。
服务数量过多和资源不匹配,则可以考虑合并多个微服务到一个服务包,部署到一台服务器,这样可以节省服务运行时的基础资源消耗,也降低了维护成本。 需要注意的是,虽然服务包是运行在一个进程中,但是服务包内的服务依然要满足微服务定义,以便在未来某一天要重新拆开的时候可以很快就分离
一个或多个微服务。在同一个容器内同时运行多个微服务进程,或是使用多个容器共同构建一个分布式的微服务体系。基于容器技术,可以更加轻松地打包、分发、部署和管理微服务,以及更好地支持微服务架构下的自动化运维和容错性能优化等需求。
微服务是一种软件架构风格,旨在将单个应用程序构建为一组小型的、互相协作的服务,每个服务都在自己的进程中运行,使用轻量级通信机制进行通信。
微服务¹架构的目标是帮助工程团队更快,更安全,更高质量地交付产品。解耦服务允许团队快速迭代,对系统的其余部分影响最小。
在Medium,我们的技术堆栈始于2012年的单片Nodejs应用程序。我们已经构建了几个卫星服务,但我们还没有制定一个系统地采用微服务架构的策略。随着系统变得越来越复杂并且团队不断发展,我们在2018年初转向了微服务架构。在这篇文章中,我们希望分享我们有效地做到这一点并避免微服务综合症的经验。
首先,让我们花一点时间来思考微服务架构是什么,不是什么。 “微服务”是那些过载和混乱的软件工程趋势之一。这就是我们在Medium认为它是什么:
该定义包括三个微服务设计原则:
Three Principles of Modeling Microservices
当我们对微服务进行建模时,我们应该遵守所有三个设计原则。这是实现微服务架构全部潜力的唯一途径。错过任何一个都会成为反模式。
没有一个目的,每个微服务最终会做太多事情,成长为多个“单片”服务。我们不会从微服务架构中获得全部好处,我们也会支付运营成本。
如果没有松散耦合,对一个服务的更改会影响其他服务,因此我们无法快速安全地发布更改,这是微服务架构的核心优势。更重要的是,紧密耦合引起的问题可能是灾难性的,例如数据不一致甚至数据丢失。
如果没有高凝聚力,我们将最终得到一个分布式单片系统 - 一组混乱的服务,必须同时进行更改和部署才能构建单一功能。由于多个服务协调的复杂性和成本(有时跨多个团队),分布式单片系统通常比集中式单片系统差得多。
与此同时,了解 微服务不是什么 很重要:
在Medium,我们总是在做出重大产品或工程决策时会问“为什么现在?”这个问题。 “为什么?”是一个显而易见的问题,但它假设我们拥有无限的人,时间和资源,这是一个危险的假设。当你想到“为什么现在?”时,你突然有了更多的限制 - 对当前工作的影响,机会成本,分心的开销等等。这个问题有助于我们更好地优先考虑。
我们现在需要采用微服务的原因是我们的Nodejs单片应用程序已经成为多个方面的瓶颈。
首先,最紧迫和最重要的瓶颈是其性能。
某些计算量很大且I / O很重的任务不适合Nodejs我们一直在逐步改进整体应用程序,但事实证明它是无效的。它的低劣性能使我们无法提供更好的产品而不会使已经非常慢的应用程序变慢。
其次,整体应用程序的一个重要且有点紧迫的瓶颈是它会减慢产品开发速度。
由于所有工程师都在单个应用程序中构建功能,因此它们通常紧密耦合。我们无法灵活地改变系统的一部分,因为它也可能影响其他部分。我们也害怕做出重大改变,因为影响太大,有时难以预测。整个应用程序作为一个整体进行部署,因此如果由于一次错误提交导致部署停滞,那么所有其他更改(即使它们完全正常工作)也无法完成。相比之下,微服务架构允许团队更快地发货,学习和迭代。他们可以专注于他们正在构建的功能,这些功能与复杂系统的其余部分分离。更改可以更快地进入生产。他们可以灵活地安全地尝试重大变革。
在我们新的微服务架构中,更改会在一小时内完成生产,工程师不必担心它会如何影响系统的其他部分。该团队还 探索 了在开发中安全使用生产数据的方法²多年来一直是白日梦。随着我们的工程团队的发展,所有这些都非常重要。
第三,单一应用程序使得难以为特定任务扩展系统或隔离不同类型任务的资源问题。
使用单一的单一应用程序,我们必须扩展和缩小整个系统,以满足更多资源需求的任务,即使这意味着系统过度配置用于其他更简单的任务。为了缓解这些问题,我们对不同类型的请求进行分片,以分离Nodejs进程。它们在一定程度上起作用,但不会扩展,因为这些微单一版本的单片服务是紧密耦合的。
最后但同样重要的是,一个重要且即将成为紧迫的瓶颈是它阻止我们尝试新技术。微服务架构的一个主要优点是每个服务都可以使用不同的技术堆栈构建,并与不同的技术集成。这使我们能够选择最适合工作的工具,更重要的是,我们可以快速安全地完成工作。
采用微服务架构并非易事。它可能会出错,实际上会损害工程生产力。在本节中,我们将分享七个在采用早期阶段帮助我们的策略:
有人可能会认为采用新的服务器架构意味着产品开发的长时间停顿以及对所有内容的大量重写。这是错误的做法。我们永远不应该为了建立新的服务而建立新的服务。每次我们建立新服务或采用新技术时,都必须具有明确的产品价值和/或工程价值。
产品价值应以我们可以为用户提供的利益为代表。与在单片Nodejs应用程序中构建值相比,需要一项新服务来提供值或使其更快地交付值。工程价值应该使工程团队更好,更快。
如果构建新服务没有产品价值或工程价值,我们将其留在单一的应用程序中。如果十年内Medium仍然有一个支持某些表面的单片Nodejs应用程序,那就完全没了问题。从单一应用程序开始实际上有助于我们战略性地对微服务进行建模。
建立具有明确价值的新服务
有人可能会认为采用新的服务器架构意味着产品开发的长时间停顿以及对所有内容的大量重写。这是错误的做法。我们永远不应该为了建立新的服务而建立新的服务。每次我们建立新服务或采用新技术时,都必须具有明确的产品价值和/或工程价值。
产品价值应以我们可以为用户提供的利益为代表。与在单片Nodejs应用程序中构建值相比,需要一项新服务来提供值或使其更快地交付值。工程价值应该使工程团队更好,更快。
如果构建新服务没有产品价值或工程价值,我们将其留在单一的应用程序中。如果十年内Medium仍然有一个支持某些表面的单片Nodejs应用程序,那就完全没了问题。从单一应用程序开始实际上有助于我们战略性地对微服务进行建模。
单片持久存储被认为是有害的
建模微服务的很大一部分是对其持久数据存储(例如,数据库)进行建模。跨服务共享持久数据存储通常似乎是将微服务集成在一起的最简单方法,然而,它实际上是有害的,我们应该不惜一切代价避免它。这就是原因。
首先,持久数据存储是关于实现细节的。 跨服务共享数据存储会将一个服务的实现细节暴露给整个系统。如果该服务更改了数据的格式,或者添加了缓存层,或者切换到不同类型的数据库,则还必须相应地更改许多其他服务。 这违反了松散耦合的原则。
其次,持久数据存储不是服务行为,即如何修改,解释和使用数据 。如果我们跨服务共享数据存储,则意味着其他服务也必须复制服务行为。 这违反了高内聚的原则 - 给定域中的行为泄露给多个服务。如果我们修改一个行为,我们将不得不一起修改所有这些服务。
在微服务架构中,只有一个服务应该负责特定类型的数据。所有其他服务应该通过负责服务的API请求数据,或者保留数据的 只读非规范(可能具体化)副本 。
这可能听起来很抽象,所以这是一个具体的例子。假设我们正在构建一个新的推荐服务,它需要来自规范帖子表的一些数据,目前在AWS DynamoDB中。我们可以通过两种方式之一为新推荐服务提供发布数据。
在单片存储模型中,推荐服务可以直接访问单片应用程序所执行的相同持久存储。这是一个坏主意,因为:
缓存可能很棘手。 如果推荐服务与单一应用程序共享相同的缓存,我们也必须在推荐服务中复制缓存实现细节;如果推荐服务使用自己的缓存,当单片应用更新帖子数据时,我们将不知道何时使其缓存无效。
如果单片应用程序决定更改为使用RDS而不是DynamoDB来存储帖子数据,我们将不得不重新实现推荐服务中的逻辑以及访问帖子数据的所有其他服务。
单片应用程序具有解释帖子数据的复杂逻辑 ,例如,如何确定帖子是否应该对给定用户不可见。我们必须在推荐服务中重新实现这些逻辑。一旦整体应用程序更改或添加新逻辑,我们也需要在任何地方进行相同的更改。
即使推荐服务是自己的数据访问模式的错误选项,推荐服务仍然停留在DynamoDB上。
在解耦存储模型中,推荐服务不能直接访问发布数据,也不能直接访问任何其他新服务。发布数据的实现细节仅保留在一个服务中。有不同的方法来实现这一目标。
Option A 理想情况下,应该有一个拥有帖子数据的Post服务,其他服务只能通过Post服务的API访问邮政数据。但是,为所有核心数据模型构建新服务可能是一项昂贵的前期投资。
当人员配置有限时,还有一些更实用的方法。根据数据访问模式,它们实际上可能是更好的方式。
在 选项B 中,单一应用程序可让推荐服务知道何时更新相关的帖子数据。通常,这不必立即发生,因此我们可以将其卸载到排队系统。
在 选项C 中,ETL管道生成推荐服务的发布数据的只读副本,以及可能对推荐有用的其他数据。在这两个选项中,推荐服务完全拥有其数据,因此它可以灵活地缓存数据或使用最适合的数据库技术。
解耦“建立服务”和“运行服务”
如果构建微服务很难,那么运行服务往往更难。 当运行服务与构建每个服务相结合时,它会减慢工程团队的速度,团队必须不断重新发明这样做。我们希望让每项服务都专注于自己的工作而不用担心如何运行服务的复杂问题,包括网络,通信协议,部署,可观察性等。服务管理应该与每个服务的实现完全分离。
由于最近在 容器化,容器编排,服务网格,应用程序性能监 控等方面的技术进步,“运行服务”的解耦变得比以往更容易实现。
网络。 网络(例如,服务发现,路由,负载平衡,流量路由等)是运行服务的关键部分。传统方法是为每种平台/语言提供库。它工作但不理想,因为应用程序仍然需要非常繁琐的工作来集成和维护库。通常,应用程序仍然需要单独实现某些逻辑。现代解决方案是在Service Mesh中运行服务。在Medium,我们使用 Istio和Envoy作为边车代理 。构建服务的应用工程师根本不需要担心网络问题。
通信协议 。无论您选择哪种技术堆栈或语言来构建微服务,从一个高效,类型化,跨平台且需要最少开发开销的成熟RPC解决方案开始是非常重要的。支持向后兼容性的RPC解决方案也使部署服务更加安全,即使它们之间存在依赖关系。在Medium,我们选择了gRPC。
一种常见的替代方案是基于>
简单的说,微服务是架构设计方式,分布式是系统部署方式,两者概念不同
微服务是啥?
这里不引用书本上的复杂概论了,简单来说微服务就是很小的服务,小到一个服务只对应一个单一的功能,只做一件事。这个服务可以单独部署运行,服务之间可以通过RPC来相互交互,每个微服务都是由独立的小团队开发,测试,部署,上线,负责它的整个生命周期。
微服务架构又是啥?
在做架构设计的时候,先做逻辑架构,再做物理架构,当你拿到需求后,估算过最大用户量和并发量后,计算单个应用服务器能否满足需求,如果用户量只有几百人的小应用,单体应用就能搞定,即所有应用部署在一个应用服务器里,如果是很大用户量,且某些功能会被频繁访问,或者某些功能计算量很大,建议将应用拆解为多个子系统,各自负责各自功能,这就是微服务架构。
那么分布式又是啥?
分布式服务顾名思义服务是分散部署在不同的机器上的,一个服务可能负责几个功能,是一种面向SOA架构的,服务之间也是通过rpc来交互或者是webservice来交互的。逻辑架构设计完后就该做物理架构设计,系统应用部署在超过一台服务器或虚拟机上,且各分开部署的部分彼此通过各种通讯协议交互信息,就可算作分布式部署,生产环境下的微服务肯定是分布式部署的,分布式部署的应用不一定是微服务架构的,比如集群部署,它是把相同应用复制到不同服务器上,但是逻辑功能上还是单体应用。
微服务相比分布式服务来说,它的粒度更小,服务之间耦合度更低,由于每个微服务都由独立的小团队负责,因此它敏捷性更高,分布式服务最后都会向微服务架构演化,这是一种趋势, 不过服务微服务化后带来的挑战也是显而易见的,例如服务粒度小,数量大,后期运维将会很难
刚开始进入软件行业时还是单体应用的时代,前后端分离的概念都还没普及,开发的时候需要花大量的时间在“强大”的JSP上面,那时候SOA已经算是新技术了。现在,微服务已经大行其道,有哪个互联网产品不说自己是微服务架构呢?
但是,对于微服务的理解每个人都不太一样,这篇文章主要是聊一聊我对微服务的理解以及如何搭建经典的微服务架构,目的是梳理一下自己的一些想法,如果存在不同看法的欢迎指正!
首先,什么是微服务呢?
相对的,要理解什么是微服务,那么可以先理解什么是单体应用,在没有提出微服务的概念的“远古”年代,一个软件应用,往往会将应用所有功能都开发和打包在一起,那时候的一个B/S应用架构往往是这样的:
但是,当用户访问量变大导致一台服务器无法支撑时怎么办呢?加服务器加负载均衡,架构就变成这样了:
后面发现把静态文件独立出来,通过CDN等手段进行加速,可以提升应用的整体相应,单体应用的架构就变成:
上面3中架构都还是单体应用,只是在部署方面进行了优化,所以避免不了单体应用的根本的缺点:
我认为任何技术的演进都是有迹可循的,任何新技术的出现都是为了解决原有技术无法解决的需求,所以,微服务的出现就是因为原来单体应用架构已经无法满足当前互联网产品的技术需求。
在微服务架构之前还有一个概念:SOA(Service-Oriented Architecture)-面向服务的体系架构。我认为的SOA只是一个架构模型的方法论,并不是一个明确而严谨的架构标准,只是后面很多人将SOA与The Open Group的SOA参考模型等同了,认为严格按照TOG-SOA标准的才算真正的SOA架构。SOA就已经提出的面向服务的架构思想,所以微服务应该算是SOA的一种演进吧。
撇开架构先不说,什么样的服务才算微服务呢?
微服务架构,核心是为了解决应用微服务化之后的服务治理问题。
应用微服务化之后,首先遇到的第一个问题就是服务发现问题,一个微服务如何发现其他微服务呢?最简单的方式就是每个微服务里面配置其他微服务的地址,但是当微服务数量众多的时候,这样做明显不现实。所以需要使用到微服务架构中的一个最重要的组件: 服务注册中心 ,所有服务都注册到服务注册中心,同时也可以从服务注册中心获取当前可用的服务清单:
解决服务发现问题后,接着需要解决微服务分布式部署带来的第二个问题:服务配置管理的问题。当服务数量超过一定程度之后,如果需要在每个服务里面分别维护每一个服务的配置文件,运维人员估计要哭了。那么,就需要用到微服务架构里面第二个重要的组件: 配置中心 ,微服务架构就变成下面这样了:
以上应用内部的服务治理,当客户端或外部应用调用服务的时候怎么处理呢?服务A可能有多个节点,服务A、服务B和服务C的服务地址都不同,服务授权验证在哪里做?这时,就需要使用到服务网关提供统一的服务入口,最终形成典型微服务架构:
上面是一个典型的微服务架构,当然微服务的服务治理还涉及很多内容,比如:
目前国内企业使用的微服务框架主要是Spring Cloud和Dubbo(或者DubboX),但是Dubbo那两年的停更严重打击了开发人员对它的信心,Spring Cloud已经逐渐成为主流,比较两个框架的优劣势的文章在网上有很多,这里就不重复了,选择什么框架还是按业务需求来吧,业务框架决定技术框架。
Spring Cloud全家桶提供了各种各样的组件,基本可以覆盖微服务的服务治理的方方面面,以下列出了Spring Cloud一些常用组件:
本章节主要介绍如何基于Spring Cloud相关组件搭建一个典型的微服务架构。
首先,创建一个Maven父项目 spring-cloud-examples ,用于管理项目依赖包版本。由于Spring Cloud组件很多,为保证不同组件之间的兼容性,一般通过 spring-cloud-dependencies 统一管理Spring Cloud组件版本,而非每个组件单独引入。
pomxml配置如下:
参考上面业务服务A搭建另外一个业务服务B。
目前网上很多说是下一代微服务架构就是Service Mesh,Service Mesh主流框架有Linkerd和Istio,其中Istio有大厂加持所以呼声更高。Service Mesh我接触还不多,但是个人感觉并不一定能称为下一代微服务架构,可能认为是服务治理的另外一种解决方案更合适,是否能够取代当前的微服务架构还需要持续观察。
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