關於微服務_ZenDei技術網路在線

摘要：微服務架構被提出很短的時間內，就被越來越多的開發人員推崇，簡單來說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，並最終提供我們團隊內部的一些實踐總結，希望對大家有幫助。 WHAT - 什麼是微服務微服務簡介這次參... ...

摘要： 微服務架構被提出很短的時間內，就被越來越多的開發人員推崇，簡單來說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，並最終提供我們團隊內部的一些實踐總結，希望對大家有幫助。

WHAT - 什麼是微服務

微服務簡介

這次參加JavaOne2015最大的困難就是聽Microservice相關的session，無論內容多麼水，只要題目帶microservice，必定報不上名，可見Microservice有多火。最喜歡其中一頁。關於這個典故，可以參考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。此類名詞的最大特點就是 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，特別擅長抽象歸納和製造概念，我覺的這就是最牛逼的markting啊，感覺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，現為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、軟體開發方法學、XP、重構等方面，都是世界頂級的專家，現為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。—— 百度百科

先來看看傳統的web開發方式，通過對比比較容易理解什麼是Microservice Architecture。和Microservice相對應的，這種方式一般被稱為Monolithic（比較難傳神的翻譯）。所有的功能打包在一個WAR包里，基本沒有外部依賴（除了容器），部署在一個JEE容器（Tomcat，JBoss，WebLogic）里，包含了DO/DAO，Service，UI等所有邏輯。

Monolithic比較適合小項目，優點是：

開發簡單直接，集中式管理
基本不會重覆開發
功能都在本地，沒有分散式的管理開銷和調用開銷

它的缺點也非常明顯，特別對於互聯網公司來說（不一一列舉了）：

開發效率低：所有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：代碼功能耦合在一起，新人不知道何從下手
部署不靈活：構建時間長，任何小修改必須重新構建整個項目，這個過程往往很長
穩定性不高：一個微不足道的小問題，可以導致整個應用掛掉
擴展性不夠：無法滿足高併發情況下的業務需求

所以，現在主流的設計一般會採用Microservice Architecture，就是基於微服務的架構。簡單來說， 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》一書里提到的scale cube比較容易理解如何拆分。你看，我們叫分庫分表，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軸代表運行多個負載均衡器之後運行的實例，Y軸代表將應用進一步分解為微服務（分庫），數據量大時，還可以用Z軸將服務按數據分區（分表）

微服務的具體特征

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麵幾條，這個定義還是太抽象是不是，那就對了，就是要務虛，都說明白了誰還找他付費咨詢啊，這麼貴。
1. 一些列的獨立的服務共同組成系統
2. 單獨部署，跑在自己的進程里
3. 每個服務為獨立的業務開發
4. 分散式的管理

Martin自己也說了，每個人對微服務都可以有自己的理解，不過大概的標準還是有一些的。

分散式服務組成的系統
按照業務而不是技術來劃分組織
做有生命的產品而不是項目
Smart endpoints and dumb pipes（我的理解是強服務個體和弱通信）
自動化運維（DevOps）
容錯
快速演化

關於微服務的更多理論基礎，可以參考康威定律。

SOA vs Microservice

除了Smart endpoints and dumb pipes都很容易理解對嗎？相信很多人都會問一個問題，這是不是就是SOA換了個概念，掛羊頭賣狗肉啊，有說法把Microservice叫成Lightway SOA。也有很多傳統磚家跳出來說Microservice就是SOA。其實Martin也沒否認SOA和Microservice的關係。

我個人理解，Microservice是SOA的傳承，但一個最本質的區別就在於Smart endpoints and dumb pipes，或者說是真正的分散式的、去中心化的。Smart endpoints and dumb pipes本質就是去ESB，把所有的“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）通信，是比SOA更徹底的拆分。

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？這需要回答下麵幾個問題：

客戶端如何訪問這些服務？
服務之間如何通信？
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，所有的服務都是本地的，UI可以直接調用，現在按功能拆分成獨立的服務，跑在獨立的一般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，前臺就需要記住管理N個服務，一個服務下線/更新/升級，前臺就要重新部署，這明顯不服務我們拆分的理念，特別當前臺是移動應用的時候，通常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路開銷。還有一般微服務在系統內部，通常是無狀態的，用戶登錄信息和許可權管理最好有一個統一的地方維護管理（OAuth）。

所以，一般在後臺N個服務和UI之間一般會一個代理或者叫API Gateway，他的作用包括

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，提升性能
提供安全，過濾，流控等API管理功能

我的理解其實這個API Gateway可以有很多廣義的實現辦法，可以是一個軟硬一體的盒子，也可以是一個簡單的MVC框架，甚至是一個Node.js的服務端。他們最重要的作用是為前臺（通常是移動應用）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也有可能成為單點故障點或者性能的瓶頸。

一般用過Taobao Open Platform的就能很容易的體會，TAO就是這個API Gateway。

服務之間如何通信？

因為所有的微服務都是獨立的Java進程跑在獨立的虛擬機上，所以服務間的通行就是IPC（inter process communication），已經有很多成熟的方案。現在基本最通用的有兩種方式。這幾種方式，展開來講都可以寫本書，而且大家一般都比較熟悉細節了，就不展開講了。

同步調用
- REST（JAX-RS）
- RPC（Dubbo）
非同步消息調用(Kafka, Notify, MetaQ)

一般同步調用比較簡單，一致性強，但是容易出調用問題，性能體驗上也會差些，特別是調用層次多的時候。RESTful和RPC的比較也是一個很有意思的話題。一般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，所以相對使用的廣一些。RPC也有自己的優點，傳輸協議更高效，安全更可控，特別在一個公司內部，如果有統一個的開發規範和統一的服務框架時，他的開發效率優勢更明顯些。就看各自的技術積累實際條件，自己的選擇了。

而非同步消息的方式在分散式系統中有特別廣泛的應用，他既能減低調用服務之間的耦合，又能成為調用之間的緩衝，確保消息積壓不會衝垮被調用方，同時能保證調用方的服務體驗，繼續乾自己該乾的活，不至於被後臺性能拖慢。不過需要付出的代價是一致性的減弱，需要接受數據最終一致性；還有就是後臺服務一般要實現冪等性，因為消息發送出於性能的考慮一般會有重覆（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分散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，一般每一個服務都是有多個拷貝，來做負載均衡。一個服務隨時可能下線，也可能應對臨時訪問壓力增加新的服務節點。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。一般有兩類做法，也各有優缺點。基本都是通過zookeeper等類似技術做服務註冊信息的分散式管理。當服務上線時，服務提供者將自己的服務信息註冊到ZK（或類似框架），並通過心跳維持長鏈接，實時更新鏈接信息。服務調用者通過ZK定址，根據可定製演算法，找到一個服務，還可以將服務信息緩存在本地以提高性能。當服務下線時，ZK會發通知給服務客戶端。

客戶端做：優點是架構簡單，擴展靈活，只對服務註冊器依賴。缺點是客戶端要維護所有調用服務的地址，有技術難度，一般大公司都有成熟的內部框架支持，比如Dubbo。
服務端做：優點是簡單，所有服務對於前臺調用方透明，一般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，把所有雞蛋放在一個籃子里，一榮俱榮，一損俱損。而分散式最大的特性就是網路是不可靠的。通過微服務拆分能降低這個風險，不過如果沒有特別的保障，結局肯定是噩夢。我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，導致資料庫load彪高，影響了所在應用的性能，從而影響所有調用這個應用服務的前臺應用。所以當我們的系統是由一系列的服務調用鏈組成的時候，我們必須確保任一環節出問題都不至於影響整體鏈路。相應的手段有很多：

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，就不詳細說明瞭。比如Netflix的Hystrix：https://github.com/Netflix/Hystrix

WHY - 微服務的應用

這裡有一個圖非常好的總結微服務架構需要考慮的問題，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

微服務的優點和缺點（或者說挑戰）一樣明顯。

優點
- 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
- 服務間通信成本
- 數據一致性
- 系統集成測試
- 重覆工作
- 性能監控

沒有最好的，只有適合自己的。

對於大的互聯網公司，微服務架構是血液，是習慣，每家公司都有自己的套路和架構，細節有不同，但是核心理念是通的。
對於一般的公司而言，實踐微服務有非常大的技術挑戰，於是乎才有了這麼多IT供應商考慮這裡的商機。微服務比較適合未來有一定的擴展複雜度，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，但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。