27|微服务架构:微服务究竟是灵丹还是毒药?
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微服务架构是从单体架构演化而来的。所谓单体架构,指的就是整个互联网系统所有代码打包在一个程序中,部署在一个集群上,一个单体应用构成整个系统。
而微服务架构则是将这个大的应用里面的一些模块拆分出来,这些模块独立部署在一些相对较小的服务器集群上,而应用通过远程调用的方式依赖这些独立部署的模块,完成业务处理。这些被独立部署的模块就被称为微服务,而这样的应用架构也被称为微服务架构。
应该说,模块化、低耦合一直以来都是软件设计追求的目标,独立部署的微服务使模块之间的依赖关系更加清晰,也更加隔离,使系统易于开发、维护,代表了正确的技术方向。但是在实践中,有时候却会出现这样的情况:用了微服务,系统反而变得更加难以开发、维护。技术团队痛苦不堪,觉得是微服务的锅,主张放弃微服务,退回到单体架构。
那么,究竟该不该上微服务?微服务是灵丹还是毒药?
单体架构的困难和挑战
阿里巴巴大约是国内最早尝试微服务的企业之一。让我们先回顾一下这段历史,看看当年阿里巴巴为什么要上微服务架构?微服务架构能解决什么问题?用好微服务需要做哪些准备?
阿里巴巴开始尝试微服务架构大约是在 08 年,在此之前,一个网站就是一个大应用,一个用 Java 开发的 war 包就包含了整个应用。系统更新的时候,即使只是更新其中极小的一部分,也要重新打包整个 war 包,发布整个系统。
随着业务的不断发展,这样的单体巨无霸系统遇到了越来越多的困难。
编译、部署困难
一个应用系统一个 war 包,这个 war 包可能有几个 G 大。对于开发工程师来说,开发编译和部署都是非常困难的,当时我用自己的电脑编译这个 war 包,大约需要半个多小时。工程师在开发的过程中,即使只改了庞大系统中的一行代码,也必须重新打包完整的系统,才能做开发测试。这样的单体系统对于开发部署和测试都是非常困难的,有时候甚至一天都写不了几行代码。
代码分支管理困难
因为单体应用非常庞大,所以代码模块也是由多个团队共同维护的。但最后还是要编译成一个单体应用,统一发布。这就要求把各个团队的代码 merge 在一起,这个过程很容易发生代码冲突。而 merge 的时候又是应用要发布的时候,发布过程本来就复杂,再加上代码 merge 带来的问题,各种情况纠缠在一起,极易出错。所以,在单体应用时代每一次应用发布,都需要搞到深更半夜。
数据库连接耗尽
对于一个巨型的应用而言,因为有大量的用户进行访问,所以必须把应用部署到大规模的服务器集群上。然后每个应用都需要与数据库建立连接,大量的应用服务器连接到数据库,会对数据库的连接产生巨大的压力,某些情况下甚至会耗尽数据库的连接。
新增业务困难
因为所有的业务都耦合在一个单一的大系统里,随着时间的发展,这个系统会变得非常的复杂,想要维护这样一个系统是非常困难和复杂的。很多工程师入职公司半年,都还不能熟悉业务,于是熟悉系统的老员工们忙得要死,加班加点干活,不熟悉系统的新员工们一帮忙就出乱,跟着加班加点地干活。整个公司热火朝天地干活,但最后还是常常出故障,新的功能迟迟不能上线。
发布困难
因为单体系统一个 war 包就包含了所有的代码,新版本发布的时候,即使跟自己开发的代码一点关系没有,但就因为包含了自己的代码,以防万一,所有开发工程师都不得不跟着发布值班,结果真正更新代码功能的只有几个人,而整个部门都要跟着加班。有代码更新的同事汗流浃背进行代码冲突处理和修复发布 bug,没有代码更新的同事陪着聊天、打瞌睡、打游戏。
这些单体架构带来的困难,很多工程师自身都是有切身体会的。所以,在开始进行微服务架构重构的时候,虽然也遇到了很多挑战和困难,但是大家为了自身的利益,还是团结一致,成功实施了微服务架构重构。
微服务框架原理
当时,阿里自己开发了一个微服务框架实施微服务架构重构,这个微服务框架就是后来很著名的 Dubbo。Dubbo 应该说是借鉴了此前更早的 SOA 架构方案,即面向服务的体系架构。
在面向服务的体系架构里面,服务提供者向注册中心注册自己的服务,而服务调用者到注册中心去发现服务,发现服务以后,根据服务注册中心提供的访问接口和访问路径对服务发起请求,由服务的提供者完成请求,返回结果给调用者。后来的各种微服务框架,其实都可以认为是 SOA 架构的一种实现。但是在早期的 SOA 架构实践中,WSDL、SOAP 这些协议都比较重,服务的注册与发现描述协议很复杂,服务的调用效率也比较低。
Dubbo 在借鉴 SOA 架构的基础上进行了优化,抛弃了 SOA 一些不必要的规范约束,使用二进制协议进行服务注册与调用,执行效率和使用的简洁性都得到了极大提升。
Dubbo 架构和 SOA 架构一样,最核心的组件也是 3 个,分别是服务提供者、服务消费者和服务注册中心。
服务的提供者顾名思义就是微服务的具体提供者,通过微服务容器对外提供服务,而服务的消费者就是应用系统或是其他的微服务。
具体过程是服务的提供者程序在 Dubbo 的服务容器中启动,通过服务管理容器向服务注册中心进行注册,声明服务提供者提供的接口参数和规范,并且注册自己所在服务器的 IP 地址和端口。
服务的消费者如果想要调用某个服务,只需依赖服务提供者的接口进行编程即可。而服务接口通过 Dubbo 框架的代理访问机制,调用 Dubbo 的服务框架客户端,服务框架客户端会根据服务接口声明,去注册中心查找对应的服务提供者启动在哪些服务器上,并且将这个服务器列表返回给客户端。客户端根据某种负载均衡策略,选择某一个服务器,通过远程通讯模块发送具体的服务调用请求。
服务调用请求通过 Dubbo 底层自己的远程通讯模块,也就是 RPC 调用方式,将请求发送到服务的提供者服务器,服务提供者服务器收到请求以后,将该请求发送给服务提供者程序,完成服务的执行,并将服务执行处理结果通过远程调用通讯模块 RPC 返回给服务消费者客户端,服务消费者客户端将结果返回给服务调用程序,从而完成远程服务的调用,获得服务处理的结果。
微服务架构的落地实践
阿里当时进行微服务架构重构的目标比较明确,要解决的问题也是工程师们日常开发的痛点,大家热情参与其中,所以阿里的微服务重构过程还是比较成功的。
阿里微服务重构成功的另外一个重要因素是,即使在单体时代,war 包内的模块关系也还是比较清晰的。所以在重构微服务的时候,只需要对这些模块进行较小的改动,进行微服务部署就可以了。
那么回到我们开头的问题,为什么有些企业会觉得用了微服务之后,反而问题更多了呢?
有些实施微服务的技术团队,既没有统一共识,让大家都热情参与;又没有做好模块划分,模块的职责边界不清,依赖关系混乱,很多单体架构下被隐藏的问题,到了微服务上反而变得更加严重,于是觉得是微服务这个技术有问题。
微服务不同于分布式缓存、分布式消息队列或者分布式数据库这些技术,这些技术相对说来是比较“纯粹”的技术,和业务的耦合关系不是非常大,使用这些技术的场景也比较明确。而微服务本身和业务强相关,如果业务关系没梳理好,模块设计不清晰,使用微服务架构很可能得不偿失,带来各种挫折。
很多技术团队在实施微服务的时候,把关注的重点放在了微服务技术框架上。事实上,微服务技术框架作为一个工具对于成功实施微服务是最不重要的,最重要的是使用微服务究竟能得到什么,也就是自己的需求是什么。
实施微服务的关注点应该遵循以下一个倒三角模型:
首先明确自己的需求:我们到底想用微服务达到什么样的目的?需求清晰了,再去考虑具体要实现的价值,再根据价值构建我们的设计原则,根据原则寻找最佳实践,最后根据实践去选择最合适的工具。
如果相反,先找到一个工具,然后用工具硬往上套需求,只会导致技术也没用好,业务也没做好,所有人都疲惫不堪,事情变得一团糟,最后反过来怪技术没用。
总结
微服务和业务的关系是非常紧密的,仅仅用好微服务技术框架是无法成功实施微服务的。成功实施微服务最重要的是做好业务的模块化设计,模块之间要低耦合,高聚合,模块之间的依赖关系要清晰简单。只有这样的模块化设计,才能够构建出良好的微服务架构。如果系统本身就是一团遭,强行将它们拆分在不同的微服务里,只会使系统变得更加混乱。
关于模块的设计,可参考第 19 篇文章,组件设计原则。
思考题
最后留一个问题吧。现在中台的概念比较火,中台和微服务的关系也比较密切,你理解的中台是什么样的,有什么样的价值,满足什么样的需求,和微服务的关系是什么呢?
欢迎你在评论区写下你的思考,也欢迎把这篇文章分享给你的朋友或者同事,一起交流进步一下。
文章作者 anonymous
上次更新 2024-02-07