微服務(wù)架構(gòu)可謂是當(dāng)前軟件開發(fā)領(lǐng)域的技術(shù)熱點，它在各種博客、知識媒體和業(yè)界知名會議演講上的出鏡率非常之高，無論是做基礎(chǔ)架構(gòu)還是做業(yè)務(wù)系統(tǒng)的工程師，對微服務(wù)都相當(dāng)關(guān)注，而這個現(xiàn)象與熱度已經(jīng)持續(xù)了近5年之久，經(jīng)久不衰。
然而，隨著云原生技術(shù)的推廣，以及大量的微服務(wù)落地，反微服務(wù)的聲音越發(fā)響亮。尤其是在今年3月初，服務(wù)網(wǎng)格的著名開源項目Istio發(fā)布了1.5版本，其控制面由原先的多個微服務(wù)組件，合并成了一個單體應(yīng)用，大大簡化了其架構(gòu)與部署運維的復(fù)雜性，贏得了滿堂喝彩。社區(qū)關(guān)于微服務(wù)模式質(zhì)疑的聲音此起彼伏，也有文章大聲呼喊：“醒醒，你不是真的需要微服務(wù)！”
那么，在云原生時代，是否需要微服務(wù)？什么時候應(yīng)該采用微服務(wù)？微服務(wù)究竟能給業(yè)務(wù)帶來哪些好處？如何在不同環(huán)境下正確合理地落地微服務(wù)？希望讀完本文后，每位讀者都能在心中有個答案。
1、微服務(wù)是什么
2014年，Martin Fowler與James Lewis共同提出微服務(wù)的概念，定義了微服務(wù)架構(gòu)是以一組小型服務(wù)的方式來開發(fā)一個獨立的應(yīng)用系統(tǒng)，每個服務(wù)都以一個獨立進(jìn)程的方式運行，每個服務(wù)與其他服務(wù)使用輕量級（通常是HTTP）通信機(jī)制。這些服務(wù)是圍繞業(yè)務(wù)功能構(gòu)建的，可以通過全自動部署機(jī)制獨立部署，同時服務(wù)會使用最小規(guī)模的集中管理能力，也可以采用不同的編程語言和數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)去中心化的服務(wù)管理。
而早在2005年，Peter Rodgers博士在云端運算博覽會上就提出了微Web服務(wù)，將程序設(shè)計成細(xì)粒度的服務(wù)（Granular Service），以作為Microsoft下一階段的軟件架構(gòu)。
由此可以看出，微服務(wù)并不是一個新的概念，在很早之前就有了充足的理論基礎(chǔ)。大系統(tǒng)終究會拆解成小系統(tǒng)，“合久必分，分而治之”；傳統(tǒng)行業(yè)的系統(tǒng)架構(gòu)大多都是龐大的單體架構(gòu)，微服務(wù)是架構(gòu)發(fā)展的一個非常自然的演變狀態(tài)。
遺憾的是，微服務(wù)模式并非“銀彈”，微服務(wù)也有其弊端和痛點。Martin Fowler也在他的博客中寫道：“除非你的系統(tǒng)太復(fù)雜，作為單體應(yīng)用會很難管理，否則不要考慮微服務(wù)。絕大多數(shù)軟件系統(tǒng)都應(yīng)該構(gòu)建為單體應(yīng)用。要注重在單體應(yīng)用中實現(xiàn)良好的模塊化，但不要試圖將其拆分成單獨的服務(wù)。”
2、微服務(wù)架構(gòu)的優(yōu)點
通常來說，架構(gòu)沒有好壞優(yōu)劣之分，只有適合與不適合。但是當(dāng)把微服務(wù)架構(gòu)與單體架構(gòu)進(jìn)行比較，會發(fā)現(xiàn)微服務(wù)有如下一些優(yōu)點：
微服務(wù)還有許多優(yōu)點，如“反脆弱性（anti-fragility）”、架構(gòu)抽象、技術(shù)隔離等。但并不是說采用了微服務(wù)就自然地具備了這些特性。
3、微服務(wù)的先決條件
準(zhǔn)確地來講，要想享受微服務(wù)的福利，需要具備一些先決條件。
一、團(tuán)隊調(diào)整
需要重新組建團(tuán)隊，以服務(wù)為核心，按照業(yè)務(wù)領(lǐng)域劃分全功能團(tuán)隊，改變原有的研發(fā)流程、決策機(jī)制。例如，倡導(dǎo)敏捷文化、快速迭代，做更多的自動化測試，加強(qiáng)Code Review等。
在新的團(tuán)隊組織里面，一切以人為本，需要建立開放自由的環(huán)境。領(lǐng)導(dǎo)對下級高度信任，增強(qiáng)其自我驅(qū)動，充分發(fā)揮每一個人的力量，而不是讓工程師成為“螺絲釘”。
微服務(wù)框架可以封裝、抽象分布式場景下的一些常用能力，例如負(fù)載均衡、服務(wù)注冊發(fā)現(xiàn)、容錯、遠(yuǎn)程通信等能力，可以讓開發(fā)人員快速地開發(fā)出高質(zhì)量的服務(wù)。因此，在采用微服務(wù)架構(gòu)之前，應(yīng)該先進(jìn)行微服務(wù)架構(gòu)的選型、學(xué)習(xí)和試用。整個團(tuán)隊要對微服務(wù)的基本概念、微服務(wù)框架的實現(xiàn)原理，微服務(wù)治理與監(jiān)控等知識需要有一定的儲備。
二、基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)
基礎(chǔ)設(shè)施即代碼，可以通過編程的方式管理虛機(jī)或容器，免去了手動配置、更新各個硬件的環(huán)節(jié)，這就使得基礎(chǔ)設(shè)施極具彈性，能夠快速、高效、準(zhǔn)確地進(jìn)行重復(fù)性操作。開發(fā)人員使用同一套代碼或配置，就可以部署并管理成千上萬臺物理機(jī)。
當(dāng)服務(wù)數(shù)量增多、交付頻繁的時候，故障次數(shù)可能會大幅度上升，我們需要通過全面地監(jiān)控發(fā)現(xiàn)故障，及時處理并發(fā)出警報。當(dāng)生產(chǎn)環(huán)境出現(xiàn)問題的時候，需要將故障進(jìn)行分級，評估影響面，并分配給相應(yīng)的負(fù)責(zé)人。
微服務(wù)架構(gòu)的一個大優(yōu)勢就是快速交付，快速交付不止體現(xiàn)在服務(wù)的粒度更小，可以獨立交付，還體現(xiàn)在整個流程更快速。微服務(wù)架構(gòu)基于自動化的工具鏈，以流水線交付的方式串聯(lián)整個DevOps流程。小團(tuán)隊可以基于服務(wù)獨立開發(fā)、測試、部署、運維。
以上這兩點不是采用微服務(wù)模式的充分必要條件，但當(dāng)團(tuán)隊滿足了上述兩個條件后，微服務(wù)化的過程將事半功倍，后續(xù)維護(hù)和迭代也會順風(fēng)順?biāo)?，而不是叫苦連天。
4、微服務(wù)是逐步拆分出來的
其次，微服務(wù)是應(yīng)該隨著業(yè)務(wù)的演進(jìn)逐步拆分出來的。
避免在設(shè)計系統(tǒng)的時候直接劃分微服務(wù)。幾乎所有成功的微服務(wù)架構(gòu)都是從一個巨大的單體架構(gòu)拆分出來的；幾乎所有在一開始就構(gòu)建微服務(wù)架構(gòu)的案例，后續(xù)都遇到了巨大的困難。
面對一個新的業(yè)務(wù)和領(lǐng)域，很難在開始階段就對業(yè)務(wù)梳理得很清晰，往往是經(jīng)過一段時間踩過一些坑，經(jīng)過模塊調(diào)整后，業(yè)務(wù)內(nèi)部架構(gòu)才能逐漸清晰起來。并且從一個已有的模塊清晰的單體架構(gòu)逐步劃分服務(wù)，要比一開始就構(gòu)建微服務(wù)簡單的多。如果一開始就劃分了微服務(wù)，其一，第一版交付的時間會延后許多，因為有許多公共服務(wù)需要去構(gòu)建起來；其二，服務(wù)很容易拆分得不合理，大大影響整個調(diào)用流程的性能，甚至可能需要花費很大的精力去處理分布式事務(wù)，最后不得不再將多個微服務(wù)整合成一個單體。
只有當(dāng)業(yè)務(wù)復(fù)雜度達(dá)到一定的程度后，微服務(wù)架構(gòu)消耗的成本才會體現(xiàn)其優(yōu)勢，這個時候就可以開始設(shè)計微服務(wù)架構(gòu)、進(jìn)行微服務(wù)劃分了。微服務(wù)設(shè)計應(yīng)該優(yōu)先尊崇垂直劃分優(yōu)先原則，垂直劃分服務(wù)可以讓團(tuán)隊自上而下地關(guān)注業(yè)務(wù)實現(xiàn)，端到端負(fù)責(zé)，避免跨服務(wù)多次調(diào)用引起的性能與溝通成本。
5、微服務(wù)需要監(jiān)控與治理
拆分之前，整個系統(tǒng)擁有的服務(wù)數(shù)一般只有個位數(shù)；拆分之后，服務(wù)可能變成了數(shù)十上百個，實例數(shù)可能會達(dá)到成千上萬個。這么多服務(wù)與實例，需要構(gòu)建一套監(jiān)控系統(tǒng)，能夠監(jiān)控所有服務(wù)日常運行狀態(tài)，并且需要在服務(wù)出錯的時候給對應(yīng)負(fù)責(zé)人發(fā)出報警信息；在出現(xiàn)故障時，能夠通過調(diào)用鏈查詢以及服務(wù)拓?fù)鋱D等功能進(jìn)行分析查看，也可以進(jìn)一步查看到全息日志等具體信息。
除了監(jiān)控，服務(wù)治理也至關(guān)重要。可以通過SDK/Sidecar手段提供服務(wù)高可用的治理策略，這些策略往往對業(yè)務(wù)是非侵入或者弱侵入的，能夠讓絕大多數(shù)服務(wù)輕松實現(xiàn)服務(wù)高可用。
微服務(wù)之間一旦建立起路由，就意味著會有數(shù)據(jù)在服務(wù)之間流通。由于不同服務(wù)可以提供的資源和對數(shù)據(jù)流量的承載能力不盡相同，為了防止單個Consumer占用Provider過多的資源，或者突發(fā)的大流量沖擊導(dǎo)致Provider故障，需要服務(wù)限流來保證服務(wù)的高可用。
在服務(wù)治理中，雖然我們可以通過限流規(guī)則盡量避免服務(wù)承受過高的流量，但是在實際生產(chǎn)中服務(wù)故障依然難以完全避免。當(dāng)整個系統(tǒng)中某些服務(wù)產(chǎn)生故障時，如果不及時采取措施，這種故障就有可能因為服務(wù)之間的互相訪問而被傳播開來，最終導(dǎo)致故障規(guī)模的擴(kuò)大，甚至導(dǎo)致整個系統(tǒng)奔潰，這種現(xiàn)象我們稱之為“雪崩”。熔斷降級其實不只是服務(wù)治理中，在金融行業(yè)也有很廣泛的應(yīng)用。比如當(dāng)股指的波動幅度超過規(guī)定的熔斷點時，交易所為了控制風(fēng)險采取的暫停交易措施。
負(fù)載均衡是高可用架構(gòu)的一個關(guān)鍵組件，主要用來提高性能和可用性，通過負(fù)載均衡將流量分發(fā)到多個服務(wù)器，同時多服務(wù)器能夠消除這部分的單點故障。
6、如何在云原生時代落地微服務(wù)
一、選擇合適的時機(jī)
就像前面提到的，組織架構(gòu)與團(tuán)隊文化要適應(yīng)云原生的節(jié)奏，需要足夠敏捷、足夠自主，構(gòu)建全功能團(tuán)隊，產(chǎn)品、UI、前后端研發(fā)、測試等角色要齊全；需要提前做好自動化的流水線，可以一鍵構(gòu)建、發(fā)布、部署，可以快速擴(kuò)縮容等；服務(wù)提前做好容器化部署改造，服務(wù)容器化更適合在云原生場景下集成其他功能與組建。等上述一切都ready了之后，并且業(yè)務(wù)也逐步發(fā)展到了一定規(guī)模急需拆分了，這個時候就應(yīng)該果斷進(jìn)行微服務(wù)拆分和架構(gòu)設(shè)計了。
二、選擇合適的微服務(wù)框架
現(xiàn)在主流的微服務(wù)框架主要分為兩類：侵入式與非侵入式。主流的開源侵入式框架包括Spring Cloud、Dubbo、brpc等，其功能特色各有千秋，在不同的場景均有應(yīng)用，大部分架構(gòu)師對其均有比較多的了解，社區(qū)和文檔的成熟度都比較高。雖然Spring Cloud這樣的傳統(tǒng)侵入式微服務(wù)框架大多具有版本碎片化嚴(yán)重、升級成本高等問題，但總的來說，已經(jīng)可以滿足絕大部分服務(wù)治理的需求，并且借此快速推進(jìn)微服務(wù)化改造。
現(xiàn)在大部分人更關(guān)心的是非侵入式框架的選型，即近幾年火起來的服務(wù)網(wǎng)格技術(shù)。2017年，隨著Linkerd的傳入，Service Mesh翻譯成服務(wù)網(wǎng)格，并開始進(jìn)入國內(nèi)社區(qū)的視野，部分大公司也同步自研了適配公司內(nèi)部應(yīng)用場景和依賴的服務(wù)網(wǎng)格框架，用以助力內(nèi)部服務(wù)快速迭代與發(fā)展。
而Istio作為一個開源的Service Mesh開源框架，一經(jīng)推出就備受矚目，成為了各大廠商和開發(fā)者爭相追捧的對象。很多人相信，Istio會成為繼Kubernetes之后又一個明星級產(chǎn)品。有了Istio，你幾乎可以不再需要其他的微服務(wù)框架，也不需要自己去實現(xiàn)服務(wù)治理等功能。只要把網(wǎng)絡(luò)層委托給Istio，它就能幫你完成這一系列的功能。簡單來說，Istio就是一個提供了服務(wù)治理能力的服務(wù)網(wǎng)格。此外，Istio還提供完善的可觀察性方面的能力，包括對所有網(wǎng)格控制下的流量進(jìn)行自動化度量、日志記錄和追蹤。換句話說，選擇了Istio，單體應(yīng)用無需做任何改造即可輕松接入微服務(wù)，享受云原生各項福利。
三、借助云廠商產(chǎn)品快速進(jìn)行云原生與微服務(wù)落地
之所以提到云廠商，是因為大部分中小型公司或者傳統(tǒng)行業(yè)都面臨著單體應(yīng)用和傳統(tǒng)微服務(wù)框架的各種弊端和詬病，急需進(jìn)行云原生與微服務(wù)改造，但是缺乏足夠的人力與技術(shù)，去維護(hù)一套功能齊全的云原生底座與基礎(chǔ)架構(gòu)服務(wù)。例如Istio框架，其版本迭代頻繁，控制面與數(shù)據(jù)面在提供了強(qiáng)大的功能的同時，代碼實現(xiàn)相當(dāng)復(fù)雜，在遇到了異常的時候，很多工程師往往很難定位問題。
而云廠商則提供了一整套云原生應(yīng)用編排與微服務(wù)管理解決方案，所有技術(shù)都得到產(chǎn)品化，方便使用與查看效果，并且避免或者快速解決運行期間可能遇到的各種問題。在一定程度上，這不僅提高的服務(wù)的效率，也大大降低了各種成本，可以快速充分地享受云原生福利，助力內(nèi)部業(yè)務(wù)穩(wěn)定對外服務(wù)，快速擴(kuò)張。
7、總結(jié)
最后，我們再回到開篇的疑問，我們是否還需要微服務(wù)？
這個問題沒有唯一與正確的答案，每個人所處的場景不同，正如一千個人心中有一千個哈姆雷特。任何軟件或者架構(gòu)都有其利弊，沒有十全十美的東西。大家需要思考和衡量的是，當(dāng)前的軟件與系統(tǒng)是否滿足了微服務(wù)化改造的前提，微服務(wù)化改造后其帶來的收益是否大于損失、利是否大于弊，團(tuán)隊各個方面是否做好了準(zhǔn)備，如果還沒有，那么請你再等等，單體架構(gòu)也挺好！
