微服务优势_微服务架构的好处与不足

微服务定义

微服务是用一组小服务的方式来构建一个应用，服务独立运行在不同的进程中，服务之间通过轻量的通讯机制（如RESTful接口）来交互，并且服务可以通过自动化部署方式独立部署。正因为微服务架构中，服务之间是相互独立的，所以不同的服务可以使用不同的语言来开发，或者根据业务的需求使用不同类型的数据库。

微服务优势

服务简单，只关注一个业务功能

在James看来，传统的整体风格的架构在构建部署和扩展伸缩方面有很大的局限性，其服务端应用就像是一块铁板，笨重且不可拆分，系统中任何程序的改变都需要整个应用重新构建和部署新版本。在进行水平扩展时也只能整个系统扩展，而不能针对某一个功能模块进行扩展。

而微服务架构将系统以组件化的方式分解为多个服务，服务之间相对独立且松耦合，单一功能的改变只需要重新构建部署相应的服务即可。

每个微服务可由不同团队开发

传统的开发模式在分工时往往以技术为单位，比如UI团队、服务端团队和数据库团队，这样的分工可能会导致任何功能上的改变都需要跨团队沟通和协调。而微服务则倡导围绕服务来分工，不同的服务可以采用不同的技术来实现，一个团队中应该包含开发所需的所有技能，比如用户体验、数据库、项目管理。

微服务是松散耦合的

微服务架构抛弃了ESB复杂的业务规则编排、消息路由等功能，微服务架构中服务是高内聚的，每个服务都会处理相应的业务，所有的业务逻辑应该尽量在服务内部处理，且服务间的通信尽可能的轻量化，比如使用Restful的方式。

可用不同的编程语言与工具开发

传统的软件开发中经常会使用同一个技术平台来解决所有的问题，而经验表明使用合适的工具做合适的事情会让开发变得事半功倍。微服务架构天生就具有这样的特性，我们可以使用Node.js来开发一个简单的报表页面，使用C++来编写一个实时聊天组件。

微服务架构的引入为多样化持久保存数据提供可能，持久层可以使用传统关系数据库和NoSQL。不同于传统的应用，微服务架构中，我们可以为每个服务选择一个新的适合业务逻辑的数据库系统，比如MongoDB、PostgreSQL。这样做的好处是显而易见的，首先我们可以根据业务类型（读多还是写多等）来决定使用哪种类型的数据库，其次这样可以减小单个数据库的负载。

James的文章在社区引起了广泛的讨论，Contino公司的CTO Benjamin Wootton撰文表示微服务并没有想象中的那么好，并建议开发者在选用此架构时一定要慎重。Benjamin认为微服务架构时可能会面临下面一些挑战：

运维开销

更多的服务也就意味着更多的运维，产品团队需要保证所有的相关服务都有完善的监控等基础设施，传统的架构开发者只需要保证一个应用正常运行，而现在却需要保证几十甚至上百道工序高效运转，这是一个艰巨的任务。

DevOps要求

使用微服务架构后，开发团队需要保证一个Tomcat集群可用，保证一个数据库可用，这就意味着团队需要高品质的DevOps和自动化技术。而现在，这样的全栈式人才很少。

隐式接口

服务和服务之间通过接口来“联系”，当某一个服务更改接口格式时，可能涉及到此接口的所有服务都需要做调整。

重复劳动

在很多服务中可能都会使用到同一个功能，而这一功能点没有足够大到提供一个服务的程度，这个时候可能不同的服务团队都会单独开发这一功能，重复的业务逻辑，这违背了良好的软件工程中的很多原则。

分布式系统的复杂性

微服务通过REST API或消息来将不同的服务联系起来，这在之前可能只是一个简单的远程过程调用。分布式系统也就意味着开发者需要考虑网络延迟、容错、消息序列化、不可靠的网络、异步、版本控制、负载等，而面对如此多的微服务都需要分布式时，整个产品需要有一整套完整的机制来保证各个服务可以正常运转。

事务、异步、测试面临挑战

跨进程之间的事务、大量的异步处理、多个微服务之间的整体测试都需要有一整套的解决方案，而现在看起来，这些技术并没有成熟。

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30年前写道，“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，Hailo有160个不同服务构成，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

总而言之，微服务架构有很多吸引人的地方，不过在拥抱微服务之前要认清它所带来的挑战。而每一种架构都有其优缺点，我们需要根据项目业务和团队情况来选择合适的架构。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。