一直以來，系統(tǒng)的架構(gòu)設(shè)計是IT領(lǐng)域經(jīng)久不衰的話題，也是構(gòu)建每一個系統(tǒng)最核心且重要的部分之一。它決定了系統(tǒng)能否滿足業(yè)務(wù)、技術(shù)、組織、靈活、可擴(kuò)展性等多種要求，同時肩負(fù)起了解放程序員生產(chǎn)力的作用。

2016年底，由于業(yè)務(wù)的不斷發(fā)展，我所在公司維護(hù)的項目也越來越“臃腫”。隨著無數(shù)個版本的迭代，以及開發(fā)人員的不斷增加，開發(fā)效率越來越低，每次投產(chǎn)的人力成本和時間成本都逐漸增加，我們一直在思索如何能破局。評估了各種方案后，最終微服務(wù)進(jìn)入了我們的視野。

談到微服務(wù)，大家眾說紛紜，但卻很難有一個清晰的概念來描述。微服務(wù)不是“銀彈”，我理解的微服務(wù)是一種文化，而我們要做的就是將微服務(wù)的理念運(yùn)用到實際開發(fā)中。那么下面我們就來聊聊微服務(wù)架構(gòu)。

1.1　什么是微服務(wù)架構(gòu)

1.2　垂直應(yīng)用與微服務(wù)

1.3　實現(xiàn)一個最簡單的微服務(wù)框架

1.4　主流微服務(wù)框架介紹

隨著用戶需求個性化、產(chǎn)品生命周期變短，微服務(wù)架構(gòu)是未來軟件架構(gòu)朝著靈活性、擴(kuò)展性、伸縮性以及高可用性發(fā)展的必然方向。這里主要將對比傳統(tǒng)的垂直應(yīng)用與分布式微服務(wù)應(yīng)用之間的區(qū)別。

1.1　什么是微服務(wù)架構(gòu)

微服務(wù)是一種軟件架構(gòu)風(fēng)格，目標(biāo)是將一個復(fù)雜的應(yīng)用拆分成多個服務(wù)模塊，每個模塊專注單一業(yè)務(wù)功能對外提供服務(wù)，并可以獨立編譯及部署，同時各模塊間互相通信彼此協(xié)作，組合為整體對外提供完整服務(wù)。

微服務(wù)架構(gòu)就像是活字印刷術(shù)，每個文字模都可以看成是一個微服務(wù)，它可以獨立地提供印刷服務(wù)，又可以將模塊之間組合，最終形成一篇完整文章提供更為復(fù)雜的印刷服務(wù)。

由于每個模塊都獨立部署，各自擁有互不干擾的內(nèi)存空間，模塊之間無法直接調(diào)用，所以需要借助RPC（遠(yuǎn)程過程調(diào)用協(xié)議）或HTTP協(xié)議讓各個模塊之間傳遞通信報文及交換數(shù)據(jù)，實現(xiàn)遠(yuǎn)程調(diào)用，整個通信管理的過程也是微服務(wù)架構(gòu)重要的組成部分。

1.2　垂直應(yīng)用與微服務(wù)

MVC模式構(gòu)建的垂直應(yīng)用非常適合項目初期，使用其能夠方便地進(jìn)行開發(fā)、部署、測試，但隨著業(yè)務(wù)的發(fā)展與訪問量的增加，垂直應(yīng)用的問題也隨之暴露出來，而微服務(wù)架構(gòu)可以很好地解決這些問題。

代碼維護(hù)

垂直應(yīng)用里，大部分邏輯都部署在一個集中化、單一的環(huán)境或服務(wù)器中運(yùn)行。垂直應(yīng)用程序通常很大，由一個大型團(tuán)隊或多個團(tuán)隊維護(hù)。龐大的代碼庫可能給希望熟悉代碼的開發(fā)人員增加學(xué)習(xí)成本，還會讓應(yīng)用程序開發(fā)過程中使用的開發(fā)環(huán)境工具和運(yùn)行容器不堪重負(fù)，最終導(dǎo)致開發(fā)效率降低，可能會阻止對執(zhí)行更改的嘗試。

微服務(wù)架構(gòu)將這個龐大并且復(fù)雜的應(yīng)用拆分成多個邏輯簡單且獨立的小應(yīng)用，每個小應(yīng)用交由不同的團(tuán)隊或開發(fā)人員維護(hù)，彼此之間互不干擾，通過標(biāo)準(zhǔn)接口互相通信。對于希望熟悉代碼的開發(fā)人員來說只需掌握他所負(fù)責(zé)的應(yīng)用即可，這樣做的好處是簡單、快速、邏輯清晰。

部署

垂直應(yīng)用需要處理一個龐大的應(yīng)用程序，編譯、部署需要花費(fèi)很長時間，一個小的修改就可能導(dǎo)致重新構(gòu)建整個項目。

微服務(wù)架構(gòu)中對其中某一個服務(wù)進(jìn)行修改，只需重新編譯、部署被改動的服務(wù)模塊。

資源控制

垂直應(yīng)用里，當(dāng)請求量過大導(dǎo)致單臺服務(wù)器無法支撐時，一般會將垂直應(yīng)用部署在多臺服務(wù)器形成服務(wù)集群，并通過反向代理實現(xiàn)負(fù)載均衡。集群中的每個服務(wù)必須部署完整的應(yīng)用，但在實際業(yè)務(wù)需求中僅有部分功能使用頻繁，但這種架構(gòu)必須為不常用的功能分配計算資源。

微服務(wù)將提供功能的各服務(wù)拆分為多個服務(wù)模塊，它具有天生的集群屬性，能夠輕松地根據(jù)用量部署。

例如系統(tǒng)中的消息功能使用頻率占了整個系統(tǒng)的90%，而密碼找回功能則只占到2%。為了分解消息功能的壓力，以傳統(tǒng)負(fù)載均衡的方式進(jìn)行集群化時，每個服務(wù)必須為使用量只有2%的密碼找回功能分配資源，這無疑造成了浪費(fèi)。

在微服務(wù)架構(gòu)中，消息功能使用率占據(jù)90%，則將消息模塊多部署幾個實例形成集群，而密碼找回功能所在的用戶模塊只部署一個就可以了。

穩(wěn)定

垂直應(yīng)用中如果有一個小的問題，就可能使整個系統(tǒng)崩潰。

微服務(wù)所拆分出的各個模塊中，由于模塊之間的耦合度很低，當(dāng)發(fā)生問題時影響范圍被固定在該模塊本身，整個系統(tǒng)依然健全。

1.3　實現(xiàn)一個最簡單的微服務(wù)框架

基本工作流程如下。

① 客戶端發(fā)起調(diào)用請求。

② 將調(diào)用的內(nèi)容序列化后通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)給服務(wù)端。

③ 服務(wù)端接收到調(diào)用請求，執(zhí)行具體服務(wù)并獲得結(jié)果。

④ 將結(jié)果序列化后通過網(wǎng)絡(luò)返回給客戶端。

1.3.1　公共接口

在發(fā)起遠(yuǎn)程調(diào)用時，需要基于接口（Interface）來約定客戶端與服務(wù)端所調(diào)用服務(wù)的具體內(nèi)容。為了方便管理依賴關(guān)系，這里使用Maven構(gòu)建應(yīng)用并編寫一些接口，以提供給客戶端與服務(wù)端使用。

當(dāng)然也可以使用普通的Java應(yīng)用來實現(xiàn)此簡單微服務(wù)框架，只需將該應(yīng)用編譯后的jar包提供給后續(xù)的服務(wù)端與客戶端即可。

Maven 參數(shù)

編寫接口。

1.3.2　服務(wù)端

新建用于提供服務(wù)的Maven應(yīng)用，并引入剛編寫的接口應(yīng)用依賴。

Maven 參數(shù)

① 在pom.xml文件中引入依賴。

② 實現(xiàn)服務(wù)接口。

③ 編寫監(jiān)聽服務(wù)類。

register()

提供一個數(shù)組保存所注冊的服務(wù)接口及實現(xiàn)類。

start()

啟動一個阻塞式的Socket服務(wù)用于等待客戶端發(fā)起的調(diào)用請求，當(dāng)收到請求后將碼流反序列化成對象，并根據(jù)接口從注冊列表中尋找具體實現(xiàn)類，最終通過反射的方式調(diào)用該實現(xiàn)類返回結(jié)果。

④ 注冊服務(wù)并啟動服務(wù)端。

1.3.3　客戶端

新建用于調(diào)用服務(wù)的Maven應(yīng)用，并引入剛編寫的接口應(yīng)用依賴。

Maven 參數(shù)

① 在pom.xml文件中引入依賴。

② 編寫遠(yuǎn)程調(diào)用類。

使用JDK動態(tài)代理方式，根據(jù)提供的服務(wù)接口類將接口序列化成碼流，向目標(biāo)服務(wù)端發(fā)起Socket遠(yuǎn)程調(diào)用請求，獲得服務(wù)端反饋的結(jié)果并反序列化成對象后返回。

③ 調(diào)用測試。

運(yùn)行結(jié)果如下所示：

本章示例代碼詳見異步社區(qū)網(wǎng)站本書頁面。

1.3.4　完善框架

服務(wù)之間的調(diào)用已基本實現(xiàn)，但想將它投入正式開發(fā)使用還有很多細(xì)節(jié)需要完善。

通信

當(dāng)請求過大后會發(fā)現(xiàn)，BIO（同步阻塞式）的通信方式會消耗過多的資源導(dǎo)致服務(wù)器變慢甚至崩潰。

序列化與反序列化

在發(fā)起網(wǎng)絡(luò)請求前，將對象轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制串便于網(wǎng)絡(luò)傳輸；收到消息請求后，將二進(jìn)制串反轉(zhuǎn)換成對象便于后續(xù)處理。序列化及反序列化直接影響到整個RPC框架的效率及穩(wěn)定性。

服務(wù)注冊中心

發(fā)起服務(wù)調(diào)用時，都需要指定服務(wù)提供方的訪問地址（ip + 端口），如果當(dāng)前服務(wù)提供方有多個或一個服務(wù)部署在多個機(jī)器上，調(diào)用時每次手動指定訪問地址非常麻煩，這時就需要一個公共的注冊中心去管理這些服務(wù)。

負(fù)載均衡

實施微服務(wù)的目的是為了讓系統(tǒng)在進(jìn)行橫向擴(kuò)展時能夠擁有更多的計算資源，如果發(fā)現(xiàn)某一提供服務(wù)的機(jī)器負(fù)載較大，這就需要將新的需求轉(zhuǎn)發(fā)到其他空閑的機(jī)器上。

服務(wù)監(jiān)控

服務(wù)提供方有可能崩潰無法繼續(xù)提供服務(wù)，在客戶端進(jìn)行調(diào)用時就需要將這些無法使用的服務(wù)排除掉。

異常處理

當(dāng)服務(wù)端有異常發(fā)生導(dǎo)致無法返回正確的結(jié)果時，客戶端并不知道該如何處理，只能等待并最終以超時結(jié)束此次遠(yuǎn)程調(diào)用請求。

以上所有的問題在后續(xù)將要介紹的Dubbo與Spring Cloud分布式框架中都得到了很好的解決，甚至基于Spring Boot構(gòu)建的應(yīng)用能讓整個開發(fā)過程變得輕松愉快。

1.4　主流微服務(wù)框架介紹

1.4.1　Dubbo

阿里巴巴在2011年開源了Dubbo框架，雖然在2013年停止更新，但在2017年9月又重啟維護(hù)并發(fā)布了新版本。目前已有很多的公司將自己的業(yè)務(wù)建立在Dubbo之上，同時阿里云也推出了企業(yè)級分布式應(yīng)用服務(wù)EDAS，為Dubbo提供應(yīng)用托管。

Dubbo采用Zookeeper作為注冊中心，RPC作為服務(wù)調(diào)用方式，致力于提供高性能和透明化的RPC遠(yuǎn)程服務(wù)調(diào)用方案。它與Spring無縫集成，基于服務(wù)提供方（服務(wù)端）與服務(wù)調(diào)用方（客戶端）角色構(gòu)建簡單模型，其優(yōu)點是使用方便、學(xué)習(xí)成本低。

0102.tif{60%}

① 服務(wù)提供方發(fā)布服務(wù)到服務(wù)注冊中心。

② 服務(wù)消費(fèi)方從服務(wù)注冊中心訂閱服務(wù)。

③ 注冊中心通知消息調(diào)用方服務(wù)已注冊。

④ 服務(wù)消費(fèi)方調(diào)用已經(jīng)注冊的可用服務(wù)。

⑤ 監(jiān)控計數(shù)。

1.4.2　Spring Cloud

Spring Cloud基于Spring Boot實現(xiàn)，使用HTTP的RESTful風(fēng)格API作為調(diào)用方式。它所包含的多個子項目共同構(gòu)建了微服務(wù)架構(gòu)體系。

0103.tif{70%}

Netflix Eureka

Spring Cloud 的服務(wù)注冊中心提供服務(wù)注冊、服務(wù)發(fā)現(xiàn)、負(fù)載均衡等功能。

Netflix Hystrix

當(dāng)某個服務(wù)發(fā)生故障之后，則觸發(fā)熔斷機(jī)制（Hystrix）向服務(wù)調(diào)用方返回結(jié)果標(biāo)識錯誤，而不是一直等待服務(wù)提供方返回結(jié)果，這樣就不會使得線程因調(diào)用故障服務(wù)而被長時間占用不釋放，避免了故障在分布式系統(tǒng)中的蔓延。

Netflix Zuul

代理各模塊提供的服務(wù)，統(tǒng)一暴露給第三方應(yīng)用。提供動態(tài)路由、監(jiān)控、彈性、全等的邊緣服務(wù)。

Config Server

分布式架構(gòu)下多微服務(wù)會產(chǎn)生非常多的配置文件，分布式配置中心（Config Server）將所有配置文件交由GIT或SVN進(jìn)行統(tǒng)一管理，避免出錯。

Spring Boot

在使用Spring開發(fā)時，通常需要完成Spring框架及其他第三方工具配置文件的編寫，非常麻煩。Spring Boot通過犧牲項目的自由度來減少配置的復(fù)雜度，約定一套規(guī)則，把這些框架都自動配置集成好，從而達(dá)到“開箱即用”。

本文摘自《微服務(wù)分布式構(gòu)架開發(fā)實戰(zhàn)》

《微服務(wù)分布式架構(gòu)開發(fā)實戰(zhàn)》

龔鵬rico 著

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本書并沒有過多的探討理論性的東西，基于現(xiàn)有成熟框架，圍繞實際項目中遇見的具體需求，以微服務(wù)分布式架構(gòu)的角度去逐一分解并且實現(xiàn)這些需求。掌握這些知識的讀者，完全有能力快速搭建出可靠、高效、靈活的微服務(wù)分布式架構(gòu)。

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《深入理解Spring Cloud與微服務(wù)構(gòu)建》

方志朋 著

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本書主要針對Java開發(fā)者構(gòu)建微服務(wù)框架，作者比較青睞于Java 語言的Spring Cloud微服務(wù)框架，究其原因是Spring Cloud有快速開發(fā)、持續(xù)交付和易于部署等特點，且開源社區(qū)比較活躍，同時有國際巨頭公司的推動。本書在Spring Cloud框架范圍內(nèi)，介紹了服務(wù)注冊和發(fā)現(xiàn)的Eureka組件、負(fù)載均衡Ribbon組件、熔斷器Hystrix組件、路由網(wǎng)關(guān)Zuul組件、Spring Cloud配置中心、服務(wù)鏈路追蹤等內(nèi)容，同時也與其他微服務(wù)框架做了對比，拓展了微服務(wù)知識的深度和廣度。本書結(jié)構(gòu)清晰，行文優(yōu)美，每一個例子都經(jīng)過作者斟酌再三，力求使用最簡單的例子，將復(fù)雜的邏輯原理闡述清楚，讓讀者印象深刻。

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總結(jié)

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