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微服務架構設計模式筆記--第一章 逃離單體地獄

2021-02-11 08:52:28 軟體設計

第一章 逃離單體地獄

  • 邁向單體地獄的漫長旅途
  • 拯救之道:微服務架構
    • 1. 擴展立方體和服務
    • 2. 微服務架構作為模塊化的一種形式
    • 3. 每個服務都擁有自己的資料庫
    • 4. FTGO的微服務架構
  • 微服務架構的好處和弊端
    • 1. 微服務架構的好處
    • 2. 微服務架構的弊端
  • 微服務架構的模式語言
  • 微服務之上:流程和組織
    • 1. 進行軟體開發和交付的組織
    • 2. 進行軟體開發和交付的流程

邁向單體地獄的漫長旅途

單體架構存在著巨大的局限性,渴求成功的應用程式,往往都不斷地在單體架構的基礎之上擴展,每一次開發沖刺(Sprint),開發團隊就會實作更多的功能,顯然這會導致代碼庫膨脹,而且,隨著公司的成功,研發團隊的規模不斷壯大,代碼庫規模變大的同時,團隊的管理成本也不斷提高,
那個曾經小巧的、簡單的、由一個小團隊開發維護的應用程式,已經演變成一個由大團隊開發的巨無霸單體應用程式,開發變得緩慢和痛苦,敏捷開發和部署已經不可能,
在這里插入圖片描述

  • 過度的復雜性會嚇退開發者
  • 開發速度緩慢
  • 從代碼提交到實際部署的周期很長,而且容易出問題
  • 難以擴展
  • 交付可靠的單體應用是一項挑戰
  • 需要長期的依賴某個可能已經過時的技術堆疊

拯救之道:微服務架構

今天,針對大型復雜應用的開發,越來越多的共識趨向于考慮使用微服務架構,但微服務到底是什么?不幸的是,微服務這個叫法本身暗示和強調了尺寸,

1. 擴展立方體和服務

在這里插入圖片描述
這個模型描述了擴展一個應用程式的三種維度:X、Y和Z,

  • X軸擴展:在多個實體之間實作請求的負載均衡
    在這里插入圖片描述
  • Z軸擴展:根據請求的屬性路由請求
    在這里插入圖片描述
  • Y軸擴展:根據功能把應用拆分為服務
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服務本質上是一個麻雀雖小但五臟俱全的應用程式,它實作了一組相關的功能,例如訂單管理、客戶管理等,服務可以在需要的時候借助X軸或Z軸方式進行擴展,例如,訂單服務可以被部署為一組負載均衡的服務實體,
我對微服務架構的概括性定義是:把應用程式功能性分解為一組服務的架構風格,請注意這個定義中并沒有包含任何與規模有關的內容,重要的是,每一個服務都是由一組專注的、內聚的功能職責組成,

2. 微服務架構作為模塊化的一種形式

模塊化是開發大型、復雜應用程式的基礎,應用程式規模太大很難作為一個整體開發,也很難讓一個人完全理解,為了讓不同的人開發和理解,大型應用需要拆分為模塊,
微服務架構使用服務作為模塊化的單元,服務的API為它自身構筑了一個不可逾越的邊界,你無法越過API去訪問服務內部的類,這與采用Java包的單體應用完全不同,因此模塊化的服務更容易隨著時間推移而不斷演化,微服務架構也帶來其他的好處,例如服務可以獨立進行部署和擴展,

3. 每個服務都擁有自己的資料庫

微服務架構的一個關鍵特性是每一個服務之間都是松耦合的,它們僅通過API進行通信,實作這種松耦合的方式之一,是每個服務都擁有自己的私有資料庫,在開發階段,開發者可以修改自己服務的資料庫模式,而不必同其他服務的開發者協調,在運行時,服務實作了相互之間的獨立,服務不會因為其他的服務鎖住了資料庫而進入堵塞的狀態,

4. FTGO的微服務架構

在這里插入圖片描述
前端服務包括 API Gateway和餐館的Web用戶界面(Restaurant Web UI), API Gateway扮演了一個對外的角色,它提供了供消費者和快遞員的移動應用程式使用的 REST API,餐館的網頁界面實作了餐館用來管理選單和訂單流程的Web用戶界面,
FTGO應用程式的業務邏輯由眾多后端服務組成,每個后端服務都有一個 REST API和它自己的私有資料庫,后端服務包括以下內容:

  • Order Service:管理訂單,
  • Delivery Service:管理從餐館到客戶之間的訂單派送(送餐),
  • Restaurant service:維護餐館有關的資訊,
  • Kitchen service:管理訂單的準備程序,
  • Accounting service:處理賬單和付款,

每個服務及其API都有非常清晰的定義,每個都可以獨立開發、測驗、部署和擴展,此外,該架構在保持模塊化方面做得很好,開發人員無法繞過服務的API并訪問其內部組件,

微服務架構的好處和弊端

在這里插入圖片描述

1. 微服務架構的好處

  • 使大型的復雜應用程式可以持續交付和持續部署,
  • 每個服務都相對較小并容易維護,
  • 服務可以獨立部署,
  • 服務可以獨立擴展,
  • 微服務架構可以實作團隊的自治,
  • 更容易實驗和采納新的技術,
  • 更好的容錯性,

2. 微服務架構的弊端

  • 服務的拆分和定義是一項挑戰,
  • 分布式系統帶來的各種復雜性,使開發、測驗和部署變得更困難,
  • 當部署跨越多個服務的功能時需要謹慎地協調更多開發團隊,
  • 開發者需要思考到底應該在應用的什么階段使用微服務架構,

微服務架構的模式語言

  • 服務拆分的相關模式
  • 通信的相關模式
  • 實作事務管理的資料一致性相關模式
  • 在微服務架構中查詢資料的相關模式
  • 服務部署的相關模式
  • 可觀測性的相關模式
  • 實作服務自動化測驗的相關模式
  • 解決基礎設施和邊界問題的相關模式
  • 安全相關的模式

微服務之上:流程和組織

對于大型和復雜的應用程式,微服務架構往往是最佳的選擇,然而,除了擁有正確的架構之外,成功的軟體開發還需要在組織、開發和交付流程方面做一些作業,
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1. 進行軟體開發和交付的組織

成功往往意味著研發團隊規模的擴大,一方面,這是個好事,因為人多力量大,但是團隊大了以后,正如 Fred Brooks在《人月神話》這本書中提到的,溝通成本會隨著團隊的規模呈O(N2)的速度上升,如果團隊太大,由于溝通成本過高,往往會使得團隊的效率降低,
想想看,如果每天早上的站會規模達到20人會是怎樣?
解決之道是把大團隊拆分成一系列小團隊,每個團隊都足夠小,人員規模為8~12人,每個團隊都有一個明確的職責:開發并且可能也負責運維一個或者多個服務,這些服務實作了一個或多個業務能力,這些團隊都是跨職能的,他們可以獨立地完成開發、測驗和部署等任務,而不需要頻繁地與其他團隊溝通或者協調,

2. 進行軟體開發和交付的流程

采用微服務架構以后,如果仍舊沿用瀑布式開發流程,那就跟用一匹馬來拉法拉利跑車沒什么區別——我們需要充分利用微服務帶來的各種便利,如果你希望通過微服務架構來完成一個應用程式的開發,那么采用類似 Scrum或 Kanban這類敏捷開發和部署實踐就是必不可少的,同時也需要積極實踐持續交付和持續部署,這是 DevOps中的關鍵環節,

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