技术架构的演进之路: 为什么需要微服务?

老马啸西风

技术架构的演进之路

整体发展概览

服务架构一直处于演变之中,为了适合自己的业务,不断的去调整。

整体的发展历程如下:

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开发者视角

从一个 java 开发者,感受大概经历了下面几个历程:

第一阶段:单体架构

早期,大部分IT系统都是单体系统,例如传统的SSH架构,此时前后端也没有分离,UI组件也包含在了控制层:

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这个也就是老马刚毕业时候的架构,SSH 基本是面试必问。

不过现在这些都发生了一些变化,主流已经变成了 spring mvc + spring contaienr + mybatis。

只能说,spring,java 界永远的春天!

第二阶段:分布式架构

为了方便给系统扩容,以及增加系统的复用性,出现分布式系统。

另一方面,系统模块快速膨胀,为了降低系统内部的复杂度,于是对系统模块进行拆解,分不到不同的系统中,降低模块耦合,加快迭代速度。

ps: 其实主要是降低单个应用的复杂性,让每一个应用专注于一件事情。这样可维护成本大大降低,换言之,开发完后以后,可以让一个刚毕业的新人做运维。把开发者裁掉,降低成本。

主流主要是 SOA 和 MSA 两种体系。

SOA

早期的分布式系统是基于面向服务的架构SOA。

SOA是微服务的前身,主要是为了摆脱单体应用的问题,达到以下效果:

  1. 充分利用现有的基础设施;
  2. SOA体系结构依赖于消息传递(AMQP,MSMQ)和SOAP作为主要的远程访问协议。
  3. 快速响应业务变化;

架构图如下:

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异构系统,也可以通过消息中间件的协议转换进行相互调用。

这个我倒是接触过一段时间,当时业务系统是 C# 开发,我所在的后端服务使用的是 java 技术开发。当时的协议使用的是 webservice。

但是用起来感觉不是很顺畅,主要缺点如下:

(1)WebService中常用的SOAP通信协议,通常使用XML格式进行通信,数据冗余,协议过重

(2)服务治理很不完善。

后来逐渐演变为了现在的 MSA(Micro-Service Archeticture 微服务架构),从而实现了更加松耦合以及更加灵活的系统。

MSA

微服务是一种软件开发技术——面向服务的体系结构(SOA)体系结构样式的变体,它将应用程序构造为松散耦合服务的集合。

在微服务体系结构中,服务是细粒度的,协议是轻量级的

  • 微服务架构图示

微服务架构图示

优点

微服务架构有很多重要的优点。

首先,它解决了复杂性问题。它将单体应用分解为一组服务。虽然功能总量不变,但应用程序已被分解为可管理的模块或服务。

这些服务定义了明确的RPC或消息驱动的API边界。微服务架构强化了应用模块化的水平,而这通过单体代码库很难实现。

因此,微服务开发的速度要快很多,更容易理解和维护。

第三,微服务架构可以使每个微服务独立部署。

最后,微服务架构使得每个服务都可独立扩展。

现在这种架构模式已经成为主流,个人感受最深的就是如果你只负责单一服务,你可以把他理解的比较透彻,而且维护起来也没有那么复杂。如果有功能变更,只上线对应的应用即可。

缺点

微服务的一些想法在实践上是好的,但当整体实现时也会呈现出其复杂性。

  • 运维开销及成本增加
  • 必须有坚实的 DevOps 开发运维一体化技能
  • 隐式接口及接口匹配问题
  • 代码重复
  • 分布式系统的复杂性
  • 异步机制
  • 可测性的挑战

个人感觉微服务最大的问题在于系统的拆分之后,很难有一个人可以知道系统的全貌,所以定位问题变得非常复杂。

举个例子,如果交易发生一笔失败,你可能要从API网关=》业务系统=》交易核心=》支付核心=》风控系统问一遍才能知道原因,最后发现是对底层的系统返回了一个失败,这里涉及到多个系统的沟通成本,基本上半天的时间就没了。

SOA vs 微服务

SOA vs 微服务

SOA微服务架构
应用程序服务的可重用性的最大化专注于解耦
系统性的改变需要修改整体系统性的改变是创建一个新的服务
DevOps和持续交付正在变得流行,但还不是主流强烈关注DevOps和持续交付
专注于业务功能重用更重视“上下文边界”的概念
通信使用企业服务总线ESB对于通信而言,使用较少精细和简单的消息系统
支持多种消息协议使用轻量级协议,例如HTTP,REST或Thrift API
对部署到它的所有服务使用通用平台应用程序服务器不是真的被使用,通常使用云平台
容器(如Docker)的使用不太受欢迎容器在微服务方面效果很好
SOA服务共享数据存储每个微服务可以有一个独立的数据存储
共同的治理和标准轻松的治理,更加关注团队协作和选择自由

挑战

微服务的挑战可以概述如下:

  • API Gateway
  • 服务间调用
  • 服务发现
  • 服务容错
  • 服务部署
  • 数据调用

PatternsRelatedToMicroservices

不过幸运的是,很多成熟的中间件,已经为我们解决了这些问题。

第一代微服务框架

dubbo 的架构

Dubbo 的架构如下:

struct

dubbo 针对 rpc 这部分做的很好,单也仅此而已。

但是为什么还是会这么火爆呢?

很多架构的升级都会有历史包袱,除非你是一家新公司,全新的应用。

大部分的应用都是 spring 或者 springboot 的,所以现在大部分公司都是 springboot + dubbo 的技术选型方案,这样可以让架构的平滑的迁移。

如果你们公司是全新的技术选型,可以考虑 spring cloud。

spring cloud 架构

Spring Cloud 架构如下:

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你会发现 spring cloud 可以说是 java 技术栈中,比较完善的微服务框架。

当然,spring 再牛,负责的声明周期也只是 jvm 之内,应用的部署运维也是需要考虑的。

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每一项技术都有其优势和局限性,所以需要结合使用。

推荐阅读:

Microservice Architectures With Spring Cloud and Docker

目前 docker 虚拟化技术如日中天,结合 k8s 掌托。

我选称这盛世为,喝不起咖啡的打工人,在春天的货船上,996 搬砖!

下一代微服务:Service Mesh?

Service Mesh 也是目前比较火爆的技术,我们后续进行详解。

个人感悟

技术架构的演进和生物的进化是类似的,物竞天择,适者生存。

学习技术也不能只局限于现在这一刻,要学会去回顾技术的历史,知道为什么是这样?如果有能力,也可以引领技术的未来,为什么不是这样呢?

我觉得自己很幸运,最初接触的是单体应用,是 spring xml 配置的时代。

我觉得自己很不幸,框架层出不穷,技术日新月异,如果不持续学习,不出 5 年,就会被彻底淘汰。

为了不被那么快淘汰,本系列将从微服务的发展历史,理论知识,入门使用,应用实战,实现原理,重复造轮子等方面,逐渐理解微服务。

我是老马,期待与你,一起见证开发者的春天!

深入学习

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