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[技术交流] 微服务架构的优势与不足(有源码)

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花的鱼 发表于 2018-6-8 16:01:19 1441 | 显示全部楼层 |阅读模式

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上篇文章给大家简单介绍了一下微处理架构,现在我来为大家分析微服务架构的优势与不足。

微处理架构——处理复杂事物

许多公司,比如Amazon、eBay和NetFlix,通过采用微处理结构模式解决了上述问题。其思路不是开发一个巨大的单体式的应用,而是将应用分解为小的、互相连接的微服务。

一个微服务一般完成某个特定的功能,比如下单管理、客户管理等等。每一个微服务都是微型六角形应用,都有自己的业务逻辑和适配器。一些微服务还 会发布API给其它微服务和应用客户端使用。其它微服务完成一个Web UI,运行时,每一个实例可能是一个云VM或者是Docker容器。

比如,一个前面描述系统可能的分解如下:


每一个应用功能区都使用微服务完成,另外,Web应用会被拆分成一系列简单的Web应用(比如一个对乘客,一个对出租车驾驶员)。这样的拆分对于不同用户、设备和特殊应用场景部署都更容易。

每一个后台服务开放一个REST API,许多服务本身也采用了其它服务提供的API。比如,驾驶员管理使用了告知驾驶员一个潜在需求的通知服务。UI服务激活其它服务来更新Web页面。所有服务都是采用异步的,基于消息的通讯。微服务内部机制将会在后续系列中讨论。

一些REST API也对乘客和驾驶员采用的移动应用开放。这些应用并不直接访问后台服务,而是通过API Gateway来传递中间消息。API Gateway负责负载均衡、缓存、访问控制、API 计费监控等等任务,可以通过NGINX方便实现,后续文章将会介绍到API Gateway。


·微服务架构模式在上图中对应于代表可扩展Scale Cube的Y轴,这是一个在《The Art of Scalability》书中描述过的三维扩展模型。另外两个可扩展轴,X轴由负载均衡器后端运行的多个应用副本组成,Z轴是将需求路由到相关服务。

应用基本可以用以上三个维度来表示,Y轴代表将应用分解为微服务。运行时,X轴代表运行多个隐藏在负载均衡器之后的实例,提供吞吐能力。一些应用可能还是用Z轴将服务分区。下面的图演示行程管理服务如何部署在运行于AWS EC2上的Docker上。


运行时,行程管理服务由多个服务实例构成。每一个服务实例都是一个Docker容器。为了保证高可用,这些容器一般都运行在多个云VM上。服务实例前是 一层诸如NGINX的负载均衡器,他们负责在各个实例间分发请求。负载均衡器也同时处理其它请求,例如缓存、权限控制、API统计和监控。

这种微服务架构模式深刻影响了应用和数据库之间的关系,不像传统多个服务共享一个数据库,微服务架构每个服务都有自己的数据库。另外,这种思路也影响到了企业级数据模式。同时,这种模式意味着多份数据,但是,如果你想获得微服务带来的好处,每个服务独有一个数据库是必须的,因为这种架构需要这种松耦合。下面的图演示示例应用数据库架构。


每种服务都有自己的数据库,另外,每种服务可以用更适合自己的数据库类型,也被称作多语言一致性架构。比如,驾驶员管理(发现哪个驾驶员更靠近乘客),必须使用支持地理信息查询的数据库。

表面上看来,微服务架构模式有点像SOA,他们都由多个服务构成。但是,可以从另外一个角度看此问题,微服务架构模式是一个不包含Web服务 (WS-)和ESB服务的SOA。微服务应用乐于采用简单轻量级协议,比如REST,而不是WS-,在微服务内部避免使用ESB以及ESB类似功能。微服 务架构模式也拒绝使用canonical schema等SOA概念。

微服务架构的好处

微服务架构模式有很多好处。首先,通过分解巨大单体式应用为多个服务方法解决了复杂性问题。在功能不变的情况下,应用被分解为多个可管理的分支 或服务。每个服务都有一个用RPC-或者消息驱动API定义清楚的边界。微服务架构模式给采用单体式编码方式很难实现的功能提供了模块化的解决方案,由 此,单个服务很容易开发、理解和维护。

第二,这种架构使得每个服务都可以有专门开发团队来开发。开发者可以自由选择开发技术,提供API服务。当然,许多公司试图避免混乱,只提供某 些技术选择。然后,这种自由意味着开发者不需要被迫使用某项目开始时采用的过时技术,他们可以选择现在的技术。甚至于,因为服务都是相对简单,即使用现在 技术重写以前代码也不是很困难的事情。

第三,微服务架构模式是每个微服务独立的部署。开发者不再需要协调其它服务部署对本服务的影响。这种改变可以加快部署速度。UI团队可以采用AB测试,快速的部署变化。微服务架构模式使得持续化部署成为可能。

最后,微服务架构模式使得每个服务独立扩展。你可以根据每个服务的规模来部署满足需求的规模。甚至于,你可以使用更适合于服务资源需求的硬件。 比如,你可以在EC2 Compute Optimized instances上部署CPU敏感的服务,而在EC2 memory-optimized instances上部署内存数据库。

微服务架构的不足

Fred Brooks在30Year前写道,“there are no silver bullets”,像任何其它科技一样,微服务架构也有不足。其中一个跟他的名字类似,『微服务』强调了服务大小,实际上,有一些开发者鼓吹建立稍微大一 些的,10-100 LOC服务组。尽管小服务更乐于被采用,但是不要忘了这只是终端的选择而不是最终的目的。微服务的目的是有效的拆分应用,实现敏捷开发和部署。

另外一个主要的不足是,微服务应用是分布式系统,由此会带来固有的复杂性。开发者需要在RPC或者消息传递之间选择并完成进程间通讯机制。更甚 于,他们必须写代码来处理消息传递中速度过慢或者不可用等局部失效问题。当然这并不是什么难事,但相对于单体式应用中通过语言层级的方法或者进程调用,微 服务下这种技术显得更复杂一些。

另外一个关于微服务的挑战来自于分区的数据库架构。商业交易中同时给多个业务分主体更新消息很普遍。这种交易对于单体式应用来说很容易,因为只 有一个数据库。在微服务架构应用中,需要更新不同服务所使用的不同的数据库。使用分布式交易并不一定是好的选择,不仅仅是因为CAP理论,还因为今天高扩 展性的NoSQL数据库和消息传递中间件并不支持这一需求。最终你不得不使用一个最终一致性的方法,从而对开发者提出了更高的要求和挑战。

测试一个基于微服务架构的应用也是很复杂的任务。比如,采用流行的Spring Boot架构,对一个单体式web应用,测试它的REST API,是很容易的事情。反过来,同样的服务测试需要启动和它有关的所有服务(至少需要这些服务的stubs)。再重申一次,不能低估了采用微服务架构带 来的复杂性。

另外一个挑战在于,微服务架构模式应用的改变将会波及多个服务。比如,假设你在完成一个案例,需要修改服务A、B、C,而A依赖B,B依赖C。 在单体式应用中,你只需要改变相关模块,整合变化,部署就好了。对比之下,微服务架构模式就需要考虑相关改变对不同服务的影响。比如,你需要更新服务C, 然后是B,最后才是A,幸运的是,许多改变一般只影响一个服务,而需要协调多服务的改变很少。

部署一个微服务应用也很复杂,一个分布式应用只需要简单在复杂均衡器后面部署各自的服务器就好了。每个应用实例是需要配置诸如数据库和消息中间件等基础服务。相对比,一个微服务应用一般由大批服务构成。例如,根据Adrian Cockcroft,NetFlix 有大约600个服务。每个服务都有多个实例。这就造成许多需要配置、部署、扩展和监控的部分,除此之外,你还需要完成一个服务发现机制(后续文章中发 表),以用来发现与它通讯服务的地址(包括服务器地址和端口)。传统的解决问题办法不能用于解决这么复杂的问题。接续而来,成功部署一个微服务应用需要开 发者有足够的控制部署方法,并高度自动化。

一种自动化方法是使用PaaS服务,例如Cloud Foundry。 PaaS给开发者提供一个部署和管理微服务的简单方法,它把所有这些问题都打包内置解决了。同时,配置PaaS的系统和网络专家可以采用最佳实践和策略来 简化这些问题。另外一个自动部署微服务应用的方法是开发对于你来说最基础的PaaS系统。一个典型的开始点是使用一个集群化方案,比如配合Docker使 用Mesos或者Kubernetes。后面的系列我们会看看如何基于软件部署方法例如NGINX,可以方便的在微服务层面提供缓存、权限控制、API统 计和监控。

总结

构建复杂的应用真的是非常困难。单体式的架构更适合轻量级的简单应用。如果你用它来开发复杂应用,那真的会很糟糕。微服务架构模式可以用来构建复杂应用,当然,这种架构模型也有自己的缺点和挑战。

在后续的博客中,我会深入探索微服务架构模式,并讨论诸如服务发现、服务部署选择和如何分解一个分布式应用为多个服务的策略。

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花的鱼  楼主| 发表于 2018-6-8 16:06:43 | 显示全部楼层
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