微服务架构基础篇

简介: 微服务架构基础篇

三层架构的理解:

三层架构是指在业务和技术的发展过程中,系统中不同职责的部分被定义在不同的层次,每一层负责的功能更加具体化。三层架构通常包括表示层、业务逻辑层和数据访问层,层与层之间互相连接、互相协作,构成一个整体,并且层的内部可以被替换成其他可以工作的部分,但对整体的影响不大。

以 Web 应用程序为例,早期是将所有的表示逻辑、业务逻辑和数据访问逻辑放在一起,这就是一层架构。

后来随着 java、.NET 等高级语言的发展,提供了越来越方便的数据访问机制,如 java 的 JDBC 和 .NET 的 ADO.NET。这时数据访问部分被分离开来,形成了二层架构。

再后来,随着面向对象设计、企业架构模式等理念的不断发展,表示逻辑和业务逻辑也被分离开来,形成了现在的三层架构。

三层架构的具体内容如下

表示层:用户使用应用程序时,看到的、听见的、输入的或者交互的部分。

业务逻辑层:根据用户输入的信息,进行逻辑计算或者业务处理的部分。

数据访问层:关注有效地操作原始数据的部分,如将数据存储到存储介质(如数据库、文件系统)及从存储介质中读取数据等。

进一步的补充:

“虽然现在程序被分成了三层,但只是逻辑上的分层,并不是物理上的分层。也就是说,对不同层的代码而言,经过编译、打包和部署后,所有的代码最终还是运行在同一个进程中。而这,就是所谓的单块架构。”

单块架构的优缺点:

优点

1易于开发

开发方式简单,IDE 支持好,方便运行和调试。

2易于测试:

所有功能运行在一个进程中,一旦进程启动,便可以进行系统测试。

3易于部署:

只需要将打好的一个软件包发布到服务器即可。

4易于水平伸缩:

只需要创建一个服务器节点,配置好运行时环境,再将软件包发布到新服务器节点即可运行程序(当然也需要采取分发策略保证请求能有效地分发到新节点)。

缺点

1维护成本大: 

当应用程序的功能越来越多、团队越来越大时,沟通成本、管理成本显著增加。当出现 bug 时,可能引起 bug 的原因组合越来越多,导致分析、定位和修复的成本增加;并且在对全局功能缺乏深度理解的情况下,容易在修复 bug 时引入新的 bug。

2持续交付周期长: 

构建和部署时间会随着功能的增多而增加,任何细微的修改都会触发部署流水线。

3新人培养周期长: 

新成员了解背景、熟悉业务和配置环境的时间越来越长。

4技术选型成本高:

单块架构倾向于采用统一的技术平台或方案来解决所有问题,如果后续想引入新的技术或框架,成本和风险都很大。

5可扩展性差:

随着功能的增加,垂直扩展的成本将会越来越大;而对于水平扩展而言,因为所有代码都运行在同一个进程,没办法做到针对应用程序的部分功能做独立的扩展。

网上搜索“微服务架构”关键字,出来这么一段话:

微服务架构是一种架构模式,它提倡将单一应用程序划分成一组小的服务,服务之间互相协调、互相配合,为用户提供最终价值。每个服务运行在其独立的进程中,服务于服务间采用轻量级的通信机制互相沟通(通常是基于 HTTP 的 RESTful API)。每个服务都围绕着具体业务进行构建,并且能够被独立地部署到生产环境、类生产环境等。另外,应尽量避免统一的、集中式的服务管理机制,对具体的一个服务而言,应根据业务上下文,选择合适的语言、工具对其进行构建。

微服务架构的特性

1. 单一职责

微服务架构中的每个服务,都是具有业务逻辑的,符合高内聚、低耦合原则以及单一职责原则的单元,不同的服务通过“管道”的方式灵活组合,从而构建出庞大的系统。

2. 轻量级通信

服务之间通过轻量级的通信机制实现互通互联,而所谓的轻量级,通常指语言无关、平台无关的交互方式。

对于轻量级通信的格式而言,我们熟悉的 XML 和 JSON,它们是语言无关、平台无关的;对于通信的协议而言,通常基于 HTTP,能让服务间的通信变得标准化、无状态化。目前大家熟悉的 REST(Representational State Transfer)是实现服务间互相协作的轻量级通信机制之一。使用轻量级通信机制,可以让团队选择更适合的语言、工具或者平台来开发服务本身。

3. 独立性

每个服务在应用交付过程中,独立地开发、测试和部署。

在单块架构中所有功能都在同一个代码库,功能的开发不具有独立性;当不同小组完成多个功能后,需要经过集成和回归测试,测试过程也不具有独立性;当测试完成后,应用被构建成一个包,如果某个功能存在 bug,将导致整个部署失败或者回滚。

在微服务架构中,每个服务都是独立的业务单元,与其他服务高度解耦,只需要改变当前服务本身,就可以完成独立的开发、测试和部署。

4. 进程隔离

单块架构中,整个系统运行在同一个进程中,当应用进行部署时,必须停掉当前正在运行的应用,部署完成后再重启进程,无法做到独立部署。

有时候我们会将重复的代码抽取出来封装成组件,在单块架构中,组件通常的形态叫做共享库(如 jar 包或者 DLL),但是当程序运行时,所有组件最终也会被加载到同一进程中运行。

在微服务架构中,应用程序由多个服务组成,每个服务都是高度自治的独立业务实体,可以运行在独立的进程中,不同的服务能非常容易地部署到不同的主机上。

理论上所有服务可以部署在同一个服务器节点,但是并不推荐这么做,因为微服务架构的主旨就是高度自治和高度隔离。

SOA,好像跟微服务架构的思想很像啊怎么区分?

SOA实现

微服务架构实现

企业级,自顶向下开展实施

团队级,自底向上开展实施

服务由多个子系统组成,粒度大

一个系统被拆分成多个服务,粒度细

企业服务总线,集中式的服务架构

无集中式总线,松散的服务架构

集成方式复杂(ESB/WS/SOAP)

集成方式简单(HTTP/REST/JSON)

单块架构系统,相互依赖,部署复杂

服务能独立部署

微服务架构深入剖析下它的本质

1. 服务作为组件

微服务也可以被认为是一种组件,但是跟传统组件的区别在于它可以独立部署,因此它的一个显著的优势。另外一个优点是,它在组件与组件之间定义了清晰的、语言无关、平台无关的规范接口,耦合度低,灵活性非常高。但它的不足之处是,分布式调用严重依赖于网络的可靠性和稳定性。

2. 围绕业务组织团队

在单块架构中,企业一般会根据技能划分团队,在这种组织架构下,即便是简单的需求变更都有可能需要跨团队协作,沟通成本很高。而在微服务架构中,它提倡以业务为核心,按照业务能力来组织团队,团队中的成员具有多样性的技能。

3. 关注产品而非项目

在单块架构中,应用基本上是基于“项目模式”构建的,即项目启动时从不同技能资源池中抽取相关资源组成团队,项目结束后释放所有资源。这种情况下团队成员缺乏主人翁意识和产品成就感。

在微服务架构中,提倡采用“产品模式”构建,即更倾向于让团队负责整个服务的生命周期,以便提供更优质的服务。

4. 技术多样性

微服务架构中,提倡针对不同的业务特征选择合适的技术方案,有针对性的解决具体业务问题,而不是像单块架构中采用统一的平台或技术来解决所有问题。

5. 业务数据独立

微服务架构提供自主管理其相关的业务数据,这样可以随着业务的发展提供数据接口集成,而不是以数据库的方式同其他服务集成。另外,随着业务的发展,可以方便地选择更合的工具管理或者迁移业务数据。

6. 基础设施自动化

在微服务架构的实践过程中,对持续交付和部署流水线的要求很高,将促进企业不断寻找更高效的方式完成基础设施的自动化及 DevOps 运维能力的提升。

微服务架构的落地是存在很多挑战的

1. 分布式系统的复杂性

微服务架构是基于分布式的系统,而构建分布式系统必然会带来额外的开销。

性能: 分布式系统是跨进程、跨网络的调用,受网络延迟和带宽的影响。

可靠性: 由于高度依赖于网络状况,任何一次的远程调用都有可能失败,随着服务的增多还会出现更多的潜在故障点。因此,如何提高系统的可靠性、降低因网络引起的故障率,是系统构建的一大挑战。

异步: 异步通信大大增加了功能实现的复杂度,并且伴随着定位难、调试难等问题。

数据一致性: 要保证分布式系统的数据强一致性,成本是非常高的,需要在 C(一致性)A(可用性)P(分区容错性) 三者之间做出权衡。

2. 运维成本

运维主要包括配置、部署、监控与告警和日志收集四大方面。微服务架构中,每个服务都需要独立地配置、部署、监控和收集日志,成本呈指数级增长。

3. 自动化部署

在微服务架构中,每个服务都独立部署,交付周期短且频率高,人工部署已经无法适应业务的快速变化。因此如何有效地构建自动化部署体系,是微服务面临的另一个挑战。

4. DevOps 与组织架构

在微服务架构的实施过程中,开发人员和运维人员的角色发生了变化,开发者将承担起整个服务的生命周期的责任,包括部署和监控;而运维则更倾向于顾问式的角色,尽早考虑服务如何部署。因此,按需调整组织架构、构建全功能的团队,也是一个不小的挑战。

5. 服务间的依赖测试

单块架构中,通常使用集成测试来验证依赖是否正常。而在微服务架构中,服务数量众多,每个服务都是独立的业务单元,服务主要通过接口进行交互,如何保证依赖的正常,是测试面临的主要挑战。

6. 服务间的依赖管理

微服务架构中,服务数量众多,如何清晰有效地展示服务间的依赖关系也是个不小的挑战。


相关文章
|
21天前
|
弹性计算 API 持续交付
后端服务架构的微服务化转型
本文旨在探讨后端服务从单体架构向微服务架构转型的过程,分析微服务架构的优势和面临的挑战。文章首先介绍单体架构的局限性,然后详细阐述微服务架构的核心概念及其在现代软件开发中的应用。通过对比两种架构,指出微服务化转型的必要性和实施策略。最后,讨论了微服务架构实施过程中可能遇到的问题及解决方案。
|
1月前
|
Cloud Native Devops 云计算
云计算的未来:云原生架构与微服务的革命####
【10月更文挑战第21天】 随着企业数字化转型的加速,云原生技术正迅速成为IT行业的新宠。本文深入探讨了云原生架构的核心理念、关键技术如容器化和微服务的优势,以及如何通过这些技术实现高效、灵活且可扩展的现代应用开发。我们将揭示云原生如何重塑软件开发流程,提升业务敏捷性,并探索其对企业IT架构的深远影响。 ####
43 3
|
1月前
|
Cloud Native 安全 数据安全/隐私保护
云原生架构下的微服务治理与挑战####
随着云计算技术的飞速发展,云原生架构以其高效、灵活、可扩展的特性成为现代企业IT架构的首选。本文聚焦于云原生环境下的微服务治理问题,探讨其在促进业务敏捷性的同时所面临的挑战及应对策略。通过分析微服务拆分、服务间通信、故障隔离与恢复等关键环节,本文旨在为读者提供一个关于如何在云原生环境中有效实施微服务治理的全面视角,助力企业在数字化转型的道路上稳健前行。 ####
|
20天前
|
Java 开发者 微服务
从单体到微服务:如何借助 Spring Cloud 实现架构转型
**Spring Cloud** 是一套基于 Spring 框架的**微服务架构解决方案**,它提供了一系列的工具和组件,帮助开发者快速构建分布式系统,尤其是微服务架构。
141 68
从单体到微服务:如何借助 Spring Cloud 实现架构转型
|
19天前
|
运维 监控 持续交付
微服务架构解析:跨越传统架构的技术革命
微服务架构(Microservices Architecture)是一种软件架构风格,它将一个大型的单体应用拆分为多个小而独立的服务,每个服务都可以独立开发、部署和扩展。
149 36
微服务架构解析:跨越传统架构的技术革命
|
22天前
|
设计模式 负载均衡 监控
探索微服务架构下的API网关设计
在微服务的大潮中,API网关如同一座桥梁,连接着服务的提供者与消费者。本文将深入探讨API网关的核心功能、设计原则及实现策略,旨在为读者揭示如何构建一个高效、可靠的API网关。通过分析API网关在微服务架构中的作用和挑战,我们将了解到,一个优秀的API网关不仅要处理服务路由、负载均衡、认证授权等基础问题,还需考虑如何提升系统的可扩展性、安全性和可维护性。文章最后将提供实用的代码示例,帮助读者更好地理解和应用API网关的设计概念。
51 8
|
1月前
|
Dubbo Java 应用服务中间件
服务架构的演进:从单体到微服务的探索之旅
随着企业业务的不断拓展和复杂度的提升,对软件系统架构的要求也日益严苛。传统的架构模式在应对现代业务场景时逐渐暴露出诸多局限性,于是服务架构开启了持续演变之路。从单体架构的简易便捷,到分布式架构的模块化解耦,再到微服务架构的精细化管理,企业对技术的选择变得至关重要,尤其是 Spring Cloud 和 Dubbo 等微服务技术的对比和应用,直接影响着项目的成败。 本篇文章会从服务架构的演进开始分析,探索从单体项目到微服务项目的演变过程。然后也会对目前常见的微服务技术进行对比,找到目前市面上所常用的技术给大家进行讲解。
54 1
服务架构的演进:从单体到微服务的探索之旅
|
27天前
|
消息中间件 运维 Kubernetes
后端架构演进:从单体到微服务####
本文将探讨后端架构的演变过程,重点分析从传统的单体架构向现代微服务架构的转变。通过实际案例和理论解析,揭示这一转变背后的技术驱动力、挑战及最佳实践。文章还将讨论在采用微服务架构时需考虑的关键因素,包括服务划分、通信机制、数据管理以及部署策略,旨在为读者提供一个全面的架构转型视角。 ####
35 1
|
29天前
|
弹性计算 运维 开发者
后端架构优化:微服务与容器化的协同进化
在现代软件开发中,后端架构的优化是提高系统性能和可维护性的关键。本文探讨了微服务架构与容器化技术如何相辅相成,共同推动后端系统的高效运行。通过分析两者的优势和挑战,我们提出了一系列最佳实践策略,旨在帮助开发者构建更加灵活、可扩展的后端服务。
|
29天前
|
消息中间件 运维 Cloud Native
云原生架构下的微服务优化策略####
本文深入探讨了云原生环境下微服务架构的优化路径,针对服务拆分、通信效率、资源管理及自动化运维等核心环节提出了具体的优化策略。通过案例分析与最佳实践分享,旨在为开发者提供一套系统性的解决方案,以应对日益复杂的业务需求和快速变化的技术挑战,助力企业在云端实现更高效、更稳定的服务部署与运营。 ####

热门文章

最新文章