微服務(wù)架構(gòu)的優(yōu)勢與不足有哪些

這篇文章主要講解了“微服務(wù)架構(gòu)的優(yōu)勢與不足有哪些”，文中的講解內(nèi)容簡單清晰，易于學(xué)習(xí)與理解，下面請大家跟著小編的思路慢慢深入，一起來研究和學(xué)習(xí)“微服務(wù)架構(gòu)的優(yōu)勢與不足有哪些”吧！

微服務(wù)實(shí)戰(zhàn)（一）：微服務(wù)架構(gòu)的優(yōu)勢與不足

作者: Chris Richardson.  來源:  dockone.io  發(fā)布時(shí)間: 2015-05-28 19:58  閱讀: 23974 次  推薦: 7    原文鏈接    [收藏]  

摘要：本文來自Nginx官方博客，是微服務(wù)系列文章的第一篇，主要探討了傳統(tǒng)的單體式應(yīng)用的不足，以及微服務(wù)架構(gòu)的優(yōu)勢與挑戰(zhàn)。正如作者所說，微服務(wù)架構(gòu)更適合用于構(gòu)建復(fù)雜的應(yīng)用，盡管它也有自己的不足。

　　英文原文：Introduction to Microservices

　　這篇文章作者是Chris Richardson，他是早期基于Java的Amazonite EC2 PaaS平臺(tái)CloudFoundry.com的創(chuàng)始人?，F(xiàn)在他為企業(yè)提供如何開發(fā)和部署應(yīng)用的咨詢服務(wù)。他也經(jīng)常在http://microservices.io上發(fā)表有關(guān)微服務(wù)的文章。

　　微服務(wù)正在博客、社交媒體討論組和會(huì)議演講中獲得越來越多的關(guān)注，在Gartner的2014 Hype Cycle上它的排名非常靠前。同時(shí)，軟件社區(qū)中也有不少持懷疑論者，認(rèn)為微服務(wù)不是什么新東西。Naysayers認(rèn)為這就是SOA架構(gòu)的重新包裝。然而，盡管存在著不同的爭論，微服務(wù)架構(gòu)模式卻正在為敏捷部署以及復(fù)雜企業(yè)應(yīng)用實(shí)施提供巨大的幫助。

　　這篇博客是關(guān)于如何設(shè)計(jì)、開發(fā)和部署微服務(wù)的七篇系列文章中的第一篇。讀者將會(huì)從中學(xué)到方法，并且和單體式架構(gòu)模式（譯者注：本文中會(huì)將 Monolithic翻譯為單體）進(jìn)行對比。這一系列文章將描述微服務(wù)架構(gòu)中不同元素。你將了解到微服務(wù)架構(gòu)模式的優(yōu)缺點(diǎn)，以便決定是否更好的將微服務(wù)架構(gòu)應(yīng)用到自己的項(xiàng)目中，以及如何應(yīng)用這一模式。

　　首先我們看看為什么要考慮使用微服務(wù)。

　　開發(fā)單體式應(yīng)用

　　假設(shè)你正準(zhǔn)備開發(fā)一款與Uber和Hailo競爭的出租車調(diào)度軟件，經(jīng)過初步會(huì)議和需求分析，你可能會(huì)手動(dòng)或者使用基于Rails、Spring Boot、Play或者M(jìn)aven的生成器開始這個(gè)新項(xiàng)目，它的六邊形架構(gòu)是模塊化的 ，架構(gòu)圖如下：

　　應(yīng)用核心是業(yè)務(wù)邏輯，由定義服務(wù)、域?qū)ο蠛褪录哪K完成。圍繞著核心的是與外界打交道的適配器。適配器包括數(shù)據(jù)庫訪問組件、生產(chǎn)和處理消息的消息組件，以及提供API或者UI訪問支持的web模塊等。

　　盡管也是模塊化邏輯，但是最終它還是會(huì)打包并部署為單體式應(yīng)用。具體的格式依賴于應(yīng)用語言和框架。例如，許多Java應(yīng)用會(huì)被打包為WAR格式，部署在Tomcat或者Jetty上，而另外一些Java應(yīng)用會(huì)被打包成自包含的JAR格式，同樣，Rails和Node.js會(huì)被打包成層級目錄。

　　這種應(yīng)用開發(fā)風(fēng)格很常見，因?yàn)镮DE和其它工具都擅長開發(fā)一個(gè)簡單應(yīng)用，這類應(yīng)用也很易于調(diào)試，只需要簡單運(yùn)行此應(yīng)用，用Selenium鏈接UI就可以完成端到端測試。單體式應(yīng)用也易于部署，只需要把打包應(yīng)用拷貝到服務(wù)器端，通過在負(fù)載均衡器后端運(yùn)行多個(gè)拷貝就可以輕松實(shí)現(xiàn)應(yīng)用擴(kuò)展。在早期這類應(yīng)用運(yùn)行的很好。

　　單體式應(yīng)用的不足

　　不幸的是，這種簡單方法卻有很大的局限性。一個(gè)簡單的應(yīng)用會(huì)隨著時(shí)間推移逐漸變大。在每次的sprint中，開發(fā)團(tuán)隊(duì)都會(huì)面對新“故事”，然后開發(fā)許多新代碼。幾年后，這個(gè)小而簡單的應(yīng)用會(huì)變成了一個(gè)巨大的怪物。這兒有一個(gè)例子，我最近和一個(gè)開發(fā)者討論，他正在寫一個(gè)工具，用來分析他們一個(gè)擁有數(shù)百萬行代碼的應(yīng)用中JAR文件之間的依賴關(guān)系。我很確信這個(gè)代碼正是很多開發(fā)者經(jīng)過多年努力開發(fā)出來的一個(gè)怪物。

　　一旦你的應(yīng)用變成一個(gè)又大又復(fù)雜的怪物，那開發(fā)團(tuán)隊(duì)肯定很痛苦。敏捷開發(fā)和部署舉步維艱，其中最主要問題就是這個(gè)應(yīng)用太復(fù)雜，以至于任何單個(gè)開發(fā)者都不可能搞懂它。因此，修正bug和正確的添加新功能變的非常困難，并且很耗時(shí)。另外，團(tuán)隊(duì)士氣也會(huì)走下坡路。如果代碼難于理解，就不可能被正確的修改。最終會(huì)走向巨大的、不可理解的泥潭。

　　單體式應(yīng)用也會(huì)降低開發(fā)速度。應(yīng)用越大，啟動(dòng)時(shí)間會(huì)越長。比如，最近的一個(gè)調(diào)查表明，有時(shí)候應(yīng)用的啟動(dòng)時(shí)間居然超過了12分鐘。我還聽說某些應(yīng)用需要40分鐘啟動(dòng)時(shí)間。如果開發(fā)者需要經(jīng)常重啟應(yīng)用，那么大部分時(shí)間就要在等待中渡過，生產(chǎn)效率受到極大影響。

　　另外，復(fù)雜而巨大的單體式應(yīng)用也不利于持續(xù)性開發(fā)。今天，SaaS應(yīng)用常態(tài)就是每天會(huì)改變很多次，而這對于單體式應(yīng)用模式非常困難。另外，這種變化帶來的影響并沒有很好的被理解，所以不得不做很多手工測試。那么接下來，持續(xù)部署也會(huì)很艱難。

　　單體式應(yīng)用在不同模塊發(fā)生資源沖突時(shí)，擴(kuò)展將會(huì)非常困難。比如，一個(gè)模塊完成一個(gè)CPU敏感邏輯，應(yīng)該部署在AWS EC2 Compute Optimized instances，而另外一個(gè)內(nèi)存數(shù)據(jù)庫模塊更合適于EC2 Memory-optimized instances。然而，由于這些模塊部署在一起，因此不得不在硬件選擇上做一個(gè)妥協(xié)。

　　單體式應(yīng)用另外一個(gè)問題是可靠性。因?yàn)樗心K都運(yùn)行在一個(gè)進(jìn)程中，任何一個(gè)模塊中的一個(gè)bug，比如內(nèi)存泄露，將會(huì)有可能弄垮整個(gè)進(jìn)程。除此之外，因?yàn)樗袘?yīng)用實(shí)例都是唯一的，這個(gè)bug將會(huì)影響到整個(gè)應(yīng)用的可靠性。

　　最后，單體式應(yīng)用使得采用新架構(gòu)和語言非常困難。比如，設(shè)想你有兩百萬行采用XYZ框架寫的代碼。如果想改成ABC框架，無論是時(shí)間還是成本都是非常昂貴的，即使ABC框架更好。因此，這是一個(gè)無法逾越的鴻溝。你不得不在最初選擇面前低頭。

　　總結(jié)一下：一開始你有一個(gè)很成功的關(guān)鍵業(yè)務(wù)應(yīng)用，后來就變成了一個(gè)巨大的，無法理解的怪物。因?yàn)椴捎眠^時(shí)的，效率低的技術(shù)，使得雇傭有潛力的開發(fā)者很困難。應(yīng)用無法擴(kuò)展，可靠性很低，最終，敏捷性開發(fā)和部署變的無法完成。

　　那么如何應(yīng)對呢？

　　微處理架構(gòu)——處理復(fù)雜事物

　　許多公司，比如Amazon、eBay和NetFlix，通過采用微處理結(jié)構(gòu)模式解決了上述問題。其思路不是開發(fā)一個(gè)巨大的單體式的應(yīng)用，而是將應(yīng)用分解為小的、互相連接的微服務(wù)。

　　一個(gè)微服務(wù)一般完成某個(gè)特定的功能，比如下單管理、客戶管理等等。每一個(gè)微服務(wù)都是微型六角形應(yīng)用，都有自己的業(yè)務(wù)邏輯和適配器。一些微服務(wù)還會(huì)發(fā)布API給其它微服務(wù)和應(yīng)用客戶端使用。其它微服務(wù)完成一個(gè)Web UI，運(yùn)行時(shí)，每一個(gè)實(shí)例可能是一個(gè)云VM或者是Docker容器。

　　比如，一個(gè)前面描述系統(tǒng)可能的分解如下：

　　每一個(gè)應(yīng)用功能區(qū)都使用微服務(wù)完成，另外，Web應(yīng)用會(huì)被拆分成一系列簡單的Web應(yīng)用（比如一個(gè)對乘客，一個(gè)對出租車駕駛員）。這樣的拆分對于不同用戶、設(shè)備和特殊應(yīng)用場景部署都更容易。

　　每一個(gè)后臺(tái)服務(wù)開放一個(gè)REST API，許多服務(wù)本身也采用了其它服務(wù)提供的API。比如，駕駛員管理使用了告知駕駛員一個(gè)潛在需求的通知服務(wù)。UI服務(wù)激活其它服務(wù)來更新Web頁面。所有服務(wù)都是采用異步的，基于消息的通訊。微服務(wù)內(nèi)部機(jī)制將會(huì)在后續(xù)系列中討論。

　　一些REST API也對乘客和駕駛員采用的移動(dòng)應(yīng)用開放。這些應(yīng)用并不直接訪問后臺(tái)服務(wù)，而是通過API Gateway來傳遞中間消息。API Gateway負(fù)責(zé)負(fù)載均衡、緩存、訪問控制、API 計(jì)費(fèi)監(jiān)控等等任務(wù)，可以通過NGINX方便實(shí)現(xiàn)，后續(xù)文章將會(huì)介紹到API Gateway。

　　·微服務(wù)架構(gòu)模式在上圖中對應(yīng)于代表可擴(kuò)展Scale Cube的Y軸，這是一個(gè)在《The Art of Scalability》書中描述過的三維擴(kuò)展模型。另外兩個(gè)可擴(kuò)展軸，X軸由負(fù)載均衡器后端運(yùn)行的多個(gè)應(yīng)用副本組成，Z軸是將需求路由到相關(guān)服務(wù)。

　　應(yīng)用基本可以用以上三個(gè)維度來表示，Y軸代表將應(yīng)用分解為微服務(wù)。運(yùn)行時(shí)，X軸代表運(yùn)行多個(gè)隱藏在負(fù)載均衡器之后的實(shí)例，提供吞吐能力。一些應(yīng)用可能還是用Z軸將服務(wù)分區(qū)。下面的圖演示行程管理服務(wù)如何部署在運(yùn)行于AWS EC2上的Docker上。

　　運(yùn)行時(shí)，行程管理服務(wù)由多個(gè)服務(wù)實(shí)例構(gòu)成。每一個(gè)服務(wù)實(shí)例都是一個(gè)Docker容器。為了保證高可用，這些容器一般都運(yùn)行在多個(gè)云VM上。服務(wù)實(shí)例前是一層諸如NGINX的負(fù)載均衡器，他們負(fù)責(zé)在各個(gè)實(shí)例間分發(fā)請求。負(fù)載均衡器也同時(shí)處理其它請求，例如緩存、權(quán)限控制、API統(tǒng)計(jì)和監(jiān)控。

　　這種微服務(wù)架構(gòu)模式深刻影響了應(yīng)用和數(shù)據(jù)庫之間的關(guān)系，不像傳統(tǒng)多個(gè)服務(wù)共享一個(gè)數(shù)據(jù)庫，微服務(wù)架構(gòu)每個(gè)服務(wù)都有自己的數(shù)據(jù)庫。另外，這種思路也影響到了企業(yè)級數(shù)據(jù)模式。同時(shí)，這種模式意味著多份數(shù)據(jù)，但是，如果你想獲得微服務(wù)帶來的好處，每個(gè)服務(wù)獨(dú)有一個(gè)數(shù)據(jù)庫是必須的，因?yàn)檫@種架構(gòu)需要這種松耦合。下面的圖演示示例應(yīng)用數(shù)據(jù)庫架構(gòu)。

　　每種服務(wù)都有自己的數(shù)據(jù)庫，另外，每種服務(wù)可以用更適合自己的數(shù)據(jù)庫類型，也被稱作多語言一致性架構(gòu)。比如，駕駛員管理（發(fā)現(xiàn)哪個(gè)駕駛員更靠近乘客），必須使用支持地理信息查詢的數(shù)據(jù)庫。

　　表面上看來，微服務(wù)架構(gòu)模式有點(diǎn)像SOA，他們都由多個(gè)服務(wù)構(gòu)成。但是，可以從另外一個(gè)角度看此問題，微服務(wù)架構(gòu)模式是一個(gè)不包含Web服務(wù)（WS-）和ESB服務(wù)的SOA。微服務(wù)應(yīng)用樂于采用簡單輕量級協(xié)議，比如REST，而不是WS-，在微服務(wù)內(nèi)部避免使用ESB以及ESB類似功能。微服務(wù)架構(gòu)模式也拒絕使用canonical schema等SOA概念。

　　微服務(wù)架構(gòu)的好處

　　微服務(wù)架構(gòu)模式有很多好處。首先，通過分解巨大單體式應(yīng)用為多個(gè)服務(wù)方法解決了復(fù)雜性問題。在功能不變的情況下，應(yīng)用被分解為多個(gè)可管理的分支或服務(wù)。每個(gè)服務(wù)都有一個(gè)用RPC-或者消息驅(qū)動(dòng)API定義清楚的邊界。微服務(wù)架構(gòu)模式給采用單體式編碼方式很難實(shí)現(xiàn)的功能提供了模塊化的解決方案，由此，單個(gè)服務(wù)很容易開發(fā)、理解和維護(hù)。

　　第二，這種架構(gòu)使得每個(gè)服務(wù)都可以有專門開發(fā)團(tuán)隊(duì)來開發(fā)。開發(fā)者可以自由選擇開發(fā)技術(shù)，提供API服務(wù)。當(dāng)然，許多公司試圖避免混亂，只提供某些技術(shù)選擇。然后，這種自由意味著開發(fā)者不需要被迫使用某項(xiàng)目開始時(shí)采用的過時(shí)技術(shù)，他們可以選擇現(xiàn)在的技術(shù)。甚至于，因?yàn)榉?wù)都是相對簡單，即使用現(xiàn)在技術(shù)重寫以前代碼也不是很困難的事情。

　　第三，微服務(wù)架構(gòu)模式是每個(gè)微服務(wù)獨(dú)立的部署。開發(fā)者不再需要協(xié)調(diào)其它服務(wù)部署對本服務(wù)的影響。這種改變可以加快部署速度。UI團(tuán)隊(duì)可以采用AB測試，快速的部署變化。微服務(wù)架構(gòu)模式使得持續(xù)化部署成為可能。

　　最后，微服務(wù)架構(gòu)模式使得每個(gè)服務(wù)獨(dú)立擴(kuò)展。你可以根據(jù)每個(gè)服務(wù)的規(guī)模來部署滿足需求的規(guī)模。甚至于，你可以使用更適合于服務(wù)資源需求的硬件。比如，你可以在EC2 Compute Optimized instances上部署CPU敏感的服務(wù)，而在EC2 memory-optimized instances上部署內(nèi)存數(shù)據(jù)庫。

　　微服務(wù)架構(gòu)的不足

　　Fred Brooks在30年前寫道，“there are no silver bullets”，像任何其它科技一樣，微服務(wù)架構(gòu)也有不足。其中一個(gè)跟他的名字類似，『微服務(wù)』強(qiáng)調(diào)了服務(wù)大小，實(shí)際上，有一些開發(fā)者鼓吹建立稍微大一些的，10-100 LOC服務(wù)組。盡管小服務(wù)更樂于被采用，但是不要忘了這只是終端的選擇而不是最終的目的。微服務(wù)的目的是有效的拆分應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)敏捷開發(fā)和部署。

　　另外一個(gè)主要的不足是，微服務(wù)應(yīng)用是分布式系統(tǒng)，由此會(huì)帶來固有的復(fù)雜性。開發(fā)者需要在RPC或者消息傳遞之間選擇并完成進(jìn)程間通訊機(jī)制。更甚于，他們必須寫代碼來處理消息傳遞中速度過慢或者不可用等局部失效問題。當(dāng)然這并不是什么難事，但相對于單體式應(yīng)用中通過語言層級的方法或者進(jìn)程調(diào)用，微服務(wù)下這種技術(shù)顯得更復(fù)雜一些。

　　另外一個(gè)關(guān)于微服務(wù)的挑戰(zhàn)來自于分區(qū)的數(shù)據(jù)庫架構(gòu)。商業(yè)交易中同時(shí)給多個(gè)業(yè)務(wù)分主體更新消息很普遍。這種交易對于單體式應(yīng)用來說很容易，因?yàn)橹挥幸粋€(gè)數(shù)據(jù)庫。在微服務(wù)架構(gòu)應(yīng)用中，需要更新不同服務(wù)所使用的不同的數(shù)據(jù)庫。使用分布式交易并不一定是好的選擇，不僅僅是因?yàn)镃AP理論，還因?yàn)榻裉旄邤U(kuò)展性的NoSQL數(shù)據(jù)庫和消息傳遞中間件并不支持這一需求。最終你不得不使用一個(gè)最終一致性的方法，從而對開發(fā)者提出了更高的要求和挑戰(zhàn)。

　　測試一個(gè)基于微服務(wù)架構(gòu)的應(yīng)用也是很復(fù)雜的任務(wù)。比如，采用流行的Spring Boot架構(gòu)，對一個(gè)單體式web應(yīng)用，測試它的REST API，是很容易的事情。反過來，同樣的服務(wù)測試需要啟動(dòng)和它有關(guān)的所有服務(wù)（至少需要這些服務(wù)的stubs）。再重申一次，不能低估了采用微服務(wù)架構(gòu)帶來的復(fù)雜性。

　　另外一個(gè)挑戰(zhàn)在于，微服務(wù)架構(gòu)模式應(yīng)用的改變將會(huì)波及多個(gè)服務(wù)。比如，假設(shè)你在完成一個(gè)案例，需要修改服務(wù)A、B、C，而A依賴B，B依賴C。在單體式應(yīng)用中，你只需要改變相關(guān)模塊，整合變化，部署就好了。對比之下，微服務(wù)架構(gòu)模式就需要考慮相關(guān)改變對不同服務(wù)的影響。比如，你需要更新服務(wù)C，然后是B，最后才是A，幸運(yùn)的是，許多改變一般只影響一個(gè)服務(wù)，而需要協(xié)調(diào)多服務(wù)的改變很少。

　　部署一個(gè)微服務(wù)應(yīng)用也很復(fù)雜，一個(gè)分布式應(yīng)用只需要簡單在復(fù)雜均衡器后面部署各自的服務(wù)器就好了。每個(gè)應(yīng)用實(shí)例是需要配置諸如數(shù)據(jù)庫和消息中間件等基礎(chǔ)服務(wù)。相對比，一個(gè)微服務(wù)應(yīng)用一般由大批服務(wù)構(gòu)成。例如，根據(jù)Adrian Cockcroft，Hailo有160個(gè)不同服務(wù)構(gòu)成，NetFlix有大約600個(gè)服務(wù)。每個(gè)服務(wù)都有多個(gè)實(shí)例。這就造成許多需要配置、部署、擴(kuò)展和監(jiān)控的部分，除此之外，你還需要完成一個(gè)服務(wù)發(fā)現(xiàn)機(jī)制（后續(xù)文章中發(fā)表），以用來發(fā)現(xiàn)與它通訊服務(wù)的地址（包括服務(wù)器地址和端口）。傳統(tǒng)的解決問題辦法不能用于解決這么復(fù)雜的問題。接續(xù)而來，成功部署一個(gè)微服務(wù)應(yīng)用需要開發(fā)者有足夠的控制部署方法，并高度自動(dòng)化。

　　一種自動(dòng)化方法是使用PaaS服務(wù)，例如Cloud Foundry。PaaS給開發(fā)者提供一個(gè)部署和管理微服務(wù)的簡單方法，它把所有這些問題都打包內(nèi)置解決了。同時(shí)，配置PaaS的系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)專家可以采用最佳實(shí)踐和策略來簡化這些問題。另外一個(gè)自動(dòng)部署微服務(wù)應(yīng)用的方法是開發(fā)對于你來說最基礎(chǔ)的PaaS系統(tǒng)。一個(gè)典型的開始點(diǎn)是使用一個(gè)集群化方案，比如配合Docker使用Mesos或者Kubernetes。后面的系列我們會(huì)看看如何基于軟件部署方法例如NGINX，可以方便的在微服務(wù)層面提供緩存、權(quán)限控制、API統(tǒng)計(jì)和監(jiān)控。

感謝各位的閱讀，以上就是“微服務(wù)架構(gòu)的優(yōu)勢與不足有哪些”的內(nèi)容了，經(jīng)過本文的學(xué)習(xí)后，相信大家對微服務(wù)架構(gòu)的優(yōu)勢與不足有哪些這一問題有了更深刻的體會(huì)，具體使用情況還需要大家實(shí)踐驗(yàn)證。這里是億速云，小編將為大家推送更多相關(guān)知識(shí)點(diǎn)的文章，歡迎關(guān)注！