當我們在系統範圍內部署大量的微服務時，一個新的挑戰產生了，單體應用部署時不會發生。這篇文章將針對這些新的挑戰，在系統範圍內部署大量微服務時定義一套操作模型（operations model）。這篇文章分為如下幾個部分： 前提條件；擴展；問題；需要的組件；參考模型；下一步； ...
這裡並不是介紹微服務概念，如需要瞭解微服務，可以閱讀Fowler-Microservices文章。本博客假定我們已開始使用微服務解耦單體應用，用來提升可部署性和可擴展性。
當我們在系統範圍內部署大量的微服務時，一個新的挑戰產生了，單體應用部署時不會發生。這篇文章將針對這些新的挑戰，在系統範圍內部署大量微服務時定義一套操作模型（operations model）。
這篇文章分為如下幾個部分：
- 前提條件；
- 擴展；
- 問題；
- 需要的組件；
- 參考模型；
- 下一步；
1. 前提條件
當在系統範圍內需要部署大量微服務時，需要什麼條件呢？
根據Flower的文章，如下是我們想要得到的：
(Source:http://martinfowler.com/articles/microservices.html)
然而，在開始發佈大量微服務替換單體應用之前，我們需要實現如下這些前置條件：
- 目標架構；
- 持續交付工具；
- 合適的組件結構；
下麵簡要描述每一個前置條件。
1.1 目標架構
首先，我們需要分區微服務。例如，我們可以垂直分解微服務。
- 核心服務（Core services）-處理業務數據的持久化和實施業務邏輯和其他規則；
- 組合服務（Composite services）-組合服務指編排一組核心服務實現一個特定任務，或者從一組核心服務中聚合信息；
- API services – 向外暴露功能，例如允許第三方使用底層功能創建新的應用；
也可以水平上應用領域驅動分解。如下是一個目標架構：
備註：這僅僅是一個範例目標架構，你可以使用完全不同的架構。核心時在開始部署微服務之前，需要有簡歷一個目標架構。否則，你最終的架構有可能像一團麵條一樣，甚至比現有的單體應用更加糟糕。
1.2 持續交付
我們假定已經有了一套可持續交付的發佈工具，以便我們可以高效地反覆發佈微服務。
(Source: http://www.infoq.com/minibooks/emag-devops-toolchain)
1.3合適的組織
最後，我們需要採用合適的組織結構，避免和Conway法則相衝突。Conway法則如下：
Any organization that designs a system (defined broadly) will produce a design whose structure is a copy of the organization’s communication structure.
(Source: http://martinfowler.com/articles/microservices.html)
2. 擴展
接下來是本文關註的要點：
當我們分解單體應用，並使用大量的微服務替換時，在系統範圍內會發生什麼呢？
(1) 大量的部署單元
將產生需要的小的微服務，而不是之前的一個大的單體應用，這將需要管理和跟蹤大量的部署單元。
(2) 微服務將同時暴露和調用服務
在系統範圍內，大部分的微服務彼此是互相連接的。
(3) 一些微服務暴露外部API
這些微服務將負責包含其他的微服務不允許外部訪問。
(4) 系統根據動態
新的微服務部署，替換老的服務。現有的微服務新增實例，滿足增長的負荷。這意味著微服務將比以前更高的頻率增加和下線。
(5) 平均故障時間(MTBF)將下降
在系統範圍內，故障發生頻率將更頻繁。軟體組件將不時發生問題。大量部署的微服務將比之前部署的單體應用出現問題的可能更高。
3. 問題
微服務模型將導致一些重要的運行時相關的問題：
(1) 微服務如何配置以及是否正確？
針對少量的應用程式，處理配置不是主要的問題，如使用配置文件或者在資料庫中的配置表。在大量的微服務部署到大量的伺服器上時，這一配置訪問將變得非常複雜。這將導致大量的小的配置文件或者數據配置表遍佈整個系統，使得難以高效可靠地維護。
(2) 什麼微服務部署了，部署在哪裡了？
在只有少量服務部署時，管理部署的主機和埠還是比較簡單的。但是當有大量的微服務部署時，這些服務或多或少需要持續變更，如手工維護將變得非常麻煩。
(3) 如何維護路由信息？
在動態系統範圍中，服務消費方也是一個挑戰。尤其是路由表或者消費配置文件，需要手工更新。在微服務不斷新增新的主機/埠時，將沒有時間手工維護。交付時間將會延長，並且手工維護出錯的風險也會增加。
(4) 如何防止失敗鏈？
由於微服務之間是相互連接的，需要關註系統範圍內的失敗鏈。例如，一個被其他眾多微服務依賴的微服務失敗了，其他依賴的微服務也可能開始失敗。如果沒有合適處理，大量微服務將受到這個單一失敗的微服務所影響，導致一個脆弱的系統。
(5) 如何驗證所有的微服務已上線且在運行中？
跟蹤少量應用的運行狀態是比較簡單的，但是如何驗證所有的微服務是健康的，且準備好接收請求？
(6) 如何跟蹤服務之間的消息？
如何應對組織開始接到關於一些流程執行失敗？什麼微服務到導致這一問題的根本原因？例如，訂單12345卡住了，我們如何知道是因為微服務A無法訪問，還是因為微服務B在發送一個訂單確認消息之前，需要手工批准。
(7) 如何確保僅僅API服務暴露給外部？
例如我們如何避免外部未授權的請求，對內部微服務的訪問？
(8) 如何保證API服務的安全？
這不是針對微服務的特定問題，但是保護對外暴露的微服務仍然是非常重要的。
4. 需要的組件
為瞭解決上述的一些問題，新的操作和管理功能是必須的。針對上述問題，建議的解決方案包括如下組件：
(1) 中心配置服務Central Configuration Server
我們需要一個中心配置管理，而不是針對每一個部署單元（微服務）有一個本地配置。此外，我們還需一個配置API，微服務用來獲取配置信息。
(2) 服務發現服務 Service Discovery Server
我們需要服務發現功能，微服務在啟動時，通過API自己註冊，而不是手工跟蹤微服務部署的主機和埠。
(3) 動態路由和負載均衡 Dynamic Routing and Load Balancer
基於服務發現功能，路由組件使用discovery API 查詢請求的微服務部署在哪裡；在被請求的服務部署了多個實例的情況下，負載均衡組件可以決定路由請求到特定的實例。
(4) 電路斷路器 Circuit Breaker
為了避免失敗鏈問題，我們需要營養Circuit Breaker模式，詳細信息可以參考 Fowler-Circuit Breaker的文章。
(5) 監控 Monitoring
基於電路斷路器，我們可以監控微服務的狀態，同時收集運行時統計數據，獲知服務的健康狀態和當前使用率。這些信息可以收集並顯示在dashboard上，並針對配置閾值設置自動報警。
(6) 中心日誌分析 Centralized Log Analysis
為了跟蹤消息，並檢測微服務何時故障，我們需要一個中心日誌分析功能，可以訪問伺服器並收集每一個微服務的log文件。日誌分析功能保存log信息在中心資料庫中，並提供了查詢和dashboard功能。備註：為了查找相關的消息，所有微服務需要在log消息中使用相關的id，這點很重要。
(7) 邊緣服務 Edge Server
為了對外部暴露API 服務，並阻止對內部微服務的未授權訪問，我們需要一個邊緣服務（Edge Server），所有外部的訪問都經過邊緣伺服器。基於前面的服務發現組件，邊緣伺服器可以重用動態路由和負載均衡功能。邊緣伺服器作為一個動態和有效的反向代理，在內部系統更新時，不必手動更新。
(8) OAuth 2.0保護的API
建議OAuth 2.0 標準保護暴露的API服務。應用OAuth 2.0 有如下效果：
1/一個新組建作為OAuth Authorization Server；
2/API服務作為OAuth Resource Server；
3/外部API消費方作為OAuth Clients；
4/邊緣伺服器（Edge Server）作為OAuth Token Relay；
（4.1）作為OAuth Resource Server；
（4.2）將外部請求中的OAuth Access Tokens傳遞給API 服務；
備註：OAuth 2.0 標準可能通過OpenID Connect標準來補充完善，提供更好的授權功能。
5. 參考模型
總而言之，微服務需要一套包含上述支持服務的基礎設施，微服務使用它們的API來交互。下圖描繪了這一基礎設施：
備註：為了減少上圖中交互的複雜度，微服務和支持服務的交互並沒有畫出來。
6. 下一步
在接下來的文章中，我們將描述和演示如何實現上述建議的參考模型。
英文原文鏈接：
An operations model for Microservices
