除了微服务,我们还有其他选择吗?
你好,我是看山。
前面我们聊了微服务的话题,现在微服务已经是业内通识。但凡系统开发、系统设计,必然采用微服务架构,或者宣称是微服务架构。
但大家有没有想过,微服务架构不是一开始就有的。如果追溯历史,微服务最早在 2005 的云计算博览会,由 Peter Rodgers 博士提出(那时候称为微 Web 服务(Micro-Web-Service))。到了 2014 年,Martin Fowler 与 James Lewis 共同提出微服务(Micron-Service)的概念,算是对概念归纳总结,天下一统。这一年也被称为微服务元年。
那就要问了,在 2014 年之前呢?大家用啥架构?再往前呢?上次互联网大潮的时候,大家又是用啥?我们今天来聊聊这段历史,可能你会对现在习以为常的架构,产生一些新的看法。在架构上,可以有更多的选择。
人人喊打的单体架构
单体架构,人人都说这种架构不好,为什么不好呢?真的不好吗?可能真相并不是你认为的那样简单。
当前来说,如果有人说某个系统是单体架构,一定会有人投来怀疑的眼神,有的会带着些许不可思议,甚至带有一丝鄙夷。但是不得不说,单体架构(又称巨石系统,Monolithic)是整个软件发展过程中,出现时间最早、应用范围最广的一种架构风格。从另一个方面,原来本没有单体架构这个称呼,只是后来有了微服务架构,为了区分,才把所有“自包含”的系统称为单体架构。
上面这个图就是单体架构,所谓“自包含”,简单说就是自给自足,所有业务功能靠自己,不依赖其他业务系统。其优点有下面这些:
不涉及进程间通信,效率可控;
不依赖网络通讯,可以规避不可靠的网络通讯带来难以预知的故障;
开发生态良好,目前的 IDE 对单体架构的支持更好;
编码重构容易,单体架构完全的自控制,只要修改自己即可,不需要上下游支持;
端到端测试简单,因为没有上下游依赖,测试起来更加方便,部署一套环境,就可以实现当前功能的完全测试;
部署简单,只要打包成 EAR、WAR、JAR 等需要的运行包,扔进服务器就能跑;
运维简单,一个进程运行的服务,无论是日志还是运行态,都能够很简单的监控;
横向扩展容易,前面一个负载均衡器做代理,后面可以无限扩展。
从这个角度,只要单机优势明显,就不该把单体架构视为地狱。
所谓“成也萧何败也萧何”,统一“集中”成就了单体架构,难以“隔离”也成为了单体架构最大的弊端。这里将隔离简单分为开发期隔离和运行期隔离。
单体架构省去了进程间通信、性能损失这些麻烦事,但因为在一个进程中执行,如果内部的某处逻辑异常,可能会造成整个系统的崩溃。最常见的内存溢出,可能仅仅是一个不相干的功能查了全表,整个系统都都会宕掉。
运行期没有办法隔离,升级的时候也没有办法隔离。想要对某些模块功能升级,只能重启整个服务。还要担心会不会有没有覆盖测试的点,提前做好预案,挂好停机维护页。
因此,一个成功的单体架构系统隐含了一个要求,需要一个对系统完全了解的大脑(一个人或一组人),大脑可以总控系统的开发、升级、运行,把控这个系统的每个细节,实现系统中的各个组件、模块有很高的品质,从而保障系统可在其生命周期内可以稳定的运行。
比如,SAP 和 Hyperion,妥妥的单体架构,作为国际化的软件公司,为什么不对它们升级改造?是能力不行,还是技术不行?是没有必要。所以,单体架构也不是一无是处,一切都要在合适的前提下评价。
开疆拓土的 SOA 架构
都说 SOA 架构太重,但他是开创服务化江山的鼻祖。
单体架构对团队的要求较高,随着团队的扩大,必然会有短板或薄弱的环节,或者是组织、或者是个人,这样就会给系统代理风险。于是,很多前辈就开始思考,一个庞然大物难以维护,那就分为治之,拆分成多个规模小一些的单体架构,彼此之间通过某种方式交互。这种方案被称为面向服务架构(SOA,Service-Oriented Architecture)。
SOA 在 1994 年就被提出,这种架构风格是自然演化来的。只不过当时没有足够的条件支持,一直只能处于理论阶段。后来随着 webservice 等技术的提出,才有了技术支撑。到 2006 年,OSOA 成立,共同制定 SOA 架构相关行业标准,这套架构有了理论、技术、规范等一系列约定,从而真正落地。
SOA 架构开疆拓土,开创了很多目前也在使用的概念,比如服务注册/发现、服务治理、系统隔离、服务编排等。是不是觉得这些概念很熟悉,是的,在微服务架构中,同样有这些概念的身影。SOA 架构有自己的一套风格,使用下面一些组件实现普适的方法论:
采用 SOAP 作为远程调用的协议;
利用 ESB(Enterprise Service Bus,企业服务总线)实现各个子系统之间的通信交互;
使用 BPM(Business Process Management,业务流程管理系统)实现业务流程编排;
使用 SDO(Service Data Object,服务数据对象)来访问和表示数据;
使用 SCA(Service Component Architecture,服务组件架构)来定义服务封装的形式和服务运行的容器;
……
SOA 架构是各大软件服务商共同愿景下的产物,总结出了一套自上而下的软件研发方法论,期望能够解决软件开发过程中的所有问题。有些类似于八股文,规定好起承转合,只要按照要求来,系统就不会出现太多问题。
愿景虽好,但是却忽略了一点,一套大而全的架构体系,不是所有公司都能够支撑起来的。有时候,大而全不如小而美。但是,我们不能否认 SOA 架构对于面向服务理论的贡献,在某些场景下的企业内部,SOA 是能够快速打破信息孤岛的重要手段。
另立门户的微服务架构
本来是作为 SOA 的一种简化方案,结果直接发动宣武门之变,逼着 SAO 禅让。
如开篇所说,微服务架构是在 2005 年提出,在 2014 年崛起。经历了将近 10 年的时间,之所以没有得到太多重视,是因为 2014 年之前,微服务只是在作为 SOA 架构的简化版出现。直到 2014 年才作为独立的架构风格,与 SOA 架构划清界限。
Martin Fowler 与 James Lewis 在合写的 《Microservices》 对微服务下了定义:“微服务是一种通过多个小型服务组合来构建单个应用的架构风格,这些服务围绕业务能力而非特定的技术标准来构建。各个服务可以采用不同的编程语言,不同的数据存储技术,运行在不同的进程之中。服务采取轻量级的通信机制和自动化的部署机制实现通信与运维。”
文中还提出了微服务架构的 9 个核心特征:
通过服务来实现独立自治的组件(Componentization via Services)
围绕业务能力构建(Organized around Business Capability)
产品化思维(Products not Projects)
强终端弱管道(Smart Endpoint and Dumb Pipe)
分散治理(Decentralized Governance)
数据去中心化(Decentralized Data Management)
基础设施自动化(Infrastructure Automation)
容错性设计(Design for Failure)
演进式设计(Evolutionary Design)
由于微服务架构是从 SOA 架构中演化而来,所以很多的表现形式都是一致的。从《Microservices》对微服务架构全面细致阐述之后,也算是将微服务架构与 SOA 架构彻底划清界限。
在笔者看来,微服务架构与 SOA 架构最大的不同在于对于实现的约束,SOA 架构有一套完整的规约,微服务架构只有建议,追求的是根据实际情况自由变化,简单的理解就是“想怎么玩就怎么玩”。比如通信协议,SOA 架构明确要求使用 SOAP 通信协议;微服务架构只要求使用轻量级的 RPC 协议,这个选择就比较宽泛了,常见的就有 HTTP(一般采用 Restful 风格)、gRPC、Dubbo、Thrift、Motan2 等等。
自由意味着可以根据实际情况变化,需要什么引入什么,哪种技术能更好的解决问题就使用哪种技术。在 Java 栈中,也出现了 SpringCloud Netflix 和 SpringCloud Alibaba 之类的全家桶组件,作为开发者,只需要在需要的时候添加依赖即可。
从架构师的角度,自由带来的是约束力的下降,同时也缺少了规约的指导性。我们需要更加了解系统本身,也要更加了解各种技术的优缺点,才能够在架构设计时,更好的权衡利弊,做好取舍。加油,少年。
我们来看下微服务中的基础组件:弹性伸缩、服务发现、配置中心、服务网关、负载均衡、服务安全、跟踪监控、降级熔断等等,其实从本质来说,这些组件都是业务无关的。实现软件开发过程中,可以将这些与业务隔离开,也就是所谓的“透明化”。
比如服务发现,可选的方案包括 Nginx、HAProxy、DNS、Eureka、Nacos、KubeDNS,但是我们真的关心吗?不需要,只需要知道我们要进行网络调用,有一个目标即可,至于这个目标是通过哪种方式发现、传输、寻址,都与我们要实现的功能无关。那就将服务发现与业务剥离,通过承载服务的运行环境处理。这就是所谓的边车模型。
微服务之所以应用普及,不仅仅在于其独特优势,还与容器化技术的普及有密切关系。微服务与 Docker 虚拟化的高效结合,相当于给了微服务二次加速的动力,资源调度 Kubernetes 的成功,可以认为是直接实现了曲速推进。先进的理念还需要先进的技术实现。
有待成熟的无服务架构
又想要快,还想要简单。那就不要服务了,随便写个函数跑跑得了。
就目前而言,绝大部分的系统开发都是为了解决业务问题。在这个过程中,我们需要选择一些业务无关的技术组件。有时候,我们受限于研发环境,需要的某种技术组件不存在时,需要采购部署,或者使用替代方案。这就会分散我们的注意力。
于是,很多云服务商提出了无服务架构。无服务架构将系统开发涉及的资源分为两部分:后端设施(Backend)、函数(Function),对应的就是 BaaS(Backend as a Service,后端即服务)和 FaaS(Function as a Service,函数即服务)。
这种不能算是架构风格,只能算是一种系统开发过程中的美好愿景。让开发者只需要关注业务,需要的基础设施全部由云服务提供,不需要考虑运行容器、基础设施的部署、服务器运行能力等。只要将开发好的代码上传,就可以拥有一个可运行的系统。
但是愿景虽好,但是与自己掌控部署的区别仅在于对于基础设施的管控程度上。除非出现重大变革,否则这种架构很难像微服务架构一样普适。但是对于小程序、小型 web 网站、咨询平台等模板化的小型系统,采用这种架构还是有很大优势的。
文末总结
本文从架构演进的角度分析了单体架构、SOA 架构、微服务架构、无服务架构的适用场景,作为架构师,我们在选择架构师,不应该一味追求主流,也不能盲从大厂的思路。我们要根据自身情况权衡利弊,找到适合的架构风格。
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