微服务架构与实践--读书笔记

项目使用微服务已有两年多了,一直停留在使用层面,无意间发现这本书,想对其理论方面进行学习,以此读书笔记做简要记录。
作者:王磊
成书时间:2015年10月7日
示例代码语言:Ruby
运行环境:Mac OS(或Linux)

结构:
第一部分为基础部分。包括第1章和第2章,概述了三层应用架构以及微服务架构。
第二部分为实践部分。包括第3章至第10章,通过一个具体的实例,从头到尾介绍了一个服务从需求到实现,再到构建、部署以及运维的整个过程。
第三部分为进阶部分。包括第11章至第14章,讨论了微服务的持续交付、测试策略、通信机制,并描述了一个使用微服务改造遗留系统的真实案例。

三部分见相互独立,但各章节之前有前后依赖。

第一章 单块架构及其面临的挑战

软件三层架构:

  • 表示层,聚焦数据显示和用户交互
  • 业务逻辑层,聚焦业务逻辑处理
  • 数据访问层,聚焦数据的存储与访问

虽然三层架构将系统的逻辑分成了三层,但他并不是物理上的分层。也就是说,对于不同层的代码而言,经历编译、打包、部署后,所有的代码最终还是运行在同一个进程中。

对于这种功能集中、代码中心化、一个发布包、部署后运行在同一进程的应用程序,我们通常称之为单块架构应用

单块架构的优势

  • 易于开发,大部分现有程序均采用单块架构,容易理解且为人熟知。现有IDE也比较多,方便开发人员开发、运行和调试等。
  • 易于测试,所有功能均在一个进程,一旦部署,可立即进行系统测试或功能测试。
  • 易于部署,形成一个软件包,部署容易
  • 易于水平伸缩,更确切地理解其实是克隆,新建服务器节点可直接克隆之前节点即可。

单块架构面临的挑战

  • 维护成本增加,功能越多团队越大,沟通成、管理成本以及协调成本必然会显著增加。另外组合缺陷也会随之增加,分析、定位、修复都将变得越发复杂。
  • 持续交付周期长,随着程序功能越来越多,代码越来越复杂,构建和部署的时间也会相应增加。在修改以及提交代码时,都会触发已部署好的流水线,让其进行代码检查(包括编译、测试、代码检查、无害化验证等)。随着代码越多,功能验证越多,也就意味着提交所需时间越来越长。
  • 新人培养周期长,熟悉功能、代码、环境都需要更长的周期。
  • 技术选型成本高,随着复杂性的增加,如果团队希望尝试引入新的架构、技术,或者对现有技术栈升级,通常都会面临不小的风险。
  • 可扩展性差,垂直扩展,水平扩展
  • 构建全功能团队难,当功能越多,必不可少的会按功能划分任务,甚至团队。这样当一段时间后,会发现很少有人能掌握全景视图。

第二章 微服务架构综述

什么是微服务

对于微服务,目前业界还没有一个严格的定义。不过,ThoughtWorks的首席科学家——马丁·福勒(Martin Fowler)先生,对微服务的这段描述,似乎更加通俗易懂:

微服务是一种架构模式,他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,服务与服务之间采用轻量级的通信机制互相沟通(通常基于HTTP的RESTful API)。每个服务都围绕着业具体业务进行构建,并且能够独立的部署到成产环境、类生产环境等。另外,应当尽量避免统一的、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。

https://martinfowler.com/articles/microservices.html

多微才够微

代码行数:不同语言不同特点,代码行数无法衡量
重写时间:跟个人能力强相关,重写时间无法衡量
团队觉得好才是真的好:需要团队和组织找到平衡点,但应遵循以下两个基本原则

  • 业务独立性:通过领域模型确定独立业务
  • 团队自主性:能由不超过10人的全功能团队进行维护

独立性

独立性是指在应用的交付过程中,开发、测试以及部署的独立

进程隔离

理论上能够将多个服务部署到同一个节点,并让他们运行在不同的进程中,但并不推荐这个做。一方面增加了部署和扩展的复杂度,另一方面会给水平扩容带来麻烦。

诞生背景

容器虚拟化技术
Docker是一个开源的应用容器(Linux Container)引擎。
优势:

  • 更快速的交付和部署
  • 更轻松地迁移和扩展
  • 更简单的管理

微服务架构与SOA

SOA(Service-Oriented Architecture):面向服务架构,早在1996年由Gartner提出。对于复杂的企业IT系统,应按照不同的、可重用的力度划分,将功能相关的一组功能提供者组织在一起为消费者提供服务。
SOA与微服务的区别

SOA实现 微服务实现
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,互相依赖,部署复杂 服务能独立部署

微服务架构是传统SOA的一个子集

微服务的本质

  • 服务作为组件:传统实现组件的方式是隔离独立的部分或抽取公用的部分,构建共享库,从而达到解耦和复用的效果。但它通常是语言相关、平台相关,并且运行在同一个进程中的。换句话说共享库的变化意味着整个应用要被更新,并且需要重新部署。如果把微服务作为组件,则同传统使用组件方式最大的区别是,组件可以被独立部署。另外一个优点是组件间定义了清晰的、平台无关的接口。缺点:耗时,严重依赖网络的可靠性与稳定性。
  • 围绕业务组织团队:单块架构按技能划分团队,微服务架构按业务划分团队,团队中的成员具有多样性的技能。如康威定律描述。
  • 关注产品而非项目:单块架构大多采用项目模式,即项目启动时,从资源池中抽取人员,组成团队并完成项目。这样缺乏主人翁意识、没有有效的奖惩机制、缺乏产品成就感。微服务架构采用产品模式更倾向于让团队负责整个服务的生命周期。从服务的分析、开发、测试、部署、运维。You build it, you run it. --Werner Vogels, CTO of Amazon
  • 技术多样性:在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。
  • 业务数据独立:微服务架构提倡服务自主管理其相关的数据。
  • 基础设施自动化:微服务架构将应用程序本身分成多个小的服务,部署和运维的成本会随着服务的增长成指数级增长,就需要更稳定的基础设置自动化机制,能够创建运行环境,安装依赖,部署应用等。可借助云技术。
  • 演进式架构:服务能独立运行在不同的进程中,并且通过轻量级的通信机制建立联系,这样在演进过程中可先用一个或几个简单的服务进行试点,可用则推广,不可用回退成本也比较低。

微服务不是银弹

银弹:是指一项可使软件工程的生产力在十年内提高十倍的技术或方法
优势:

  • 独立性
  • 单一职责
  • 技术多样性

需要考虑的因素:

  • 分布式系统的复杂度
    • 性能
    • 可靠性
    • 异步
    • 数据一致性
    • 工具
  • 运维成本
    • 配置
    • 部署
    • 监控与告警
    • 日志收集
  • 部署自动化
  • DevOps与组织架构
  • 服务间的依赖测试
  • 服务间依赖管理

后两部分,待续。。。

附:

康威定律

Conway’s law 最初来自于Conway在1967年发表的论文《How Do Committees Invent?》,之后在《人月神话》这本书中引用了论文的结论,并命名为康威定律(Conway’s law)得以推广。

Conway’s law: Organizations which design systems are constrained to produce designs which are copies of the communication structures of these organizations. - Melvin Conway(1967)

我的翻译:设计系统的组织形式受制于产品设计,沟通结构也等价于该组织形式。

我的理解:团队划分或者项目组织需要根据设计的产品进行组织,而一旦该组织形式确定,其沟通成本也随之确定。
在文章中,Mike Amundesn总结了一些核心观点:

  • 第一定律

Communication dictates the design组织沟通方式会通过系统设计表达出来

  • 第二定律

There is never enough time to do something right, but there is always enough time to do it over

时间再多一件事情也不可能做的完美,但总有时间做完一件事情

  • 第三定律

There is a homomorphism from the linear graph of a system to the linear graph of its design organization

线型系统和线型组织架构间有潜在的异质同态特性

  • 第四定律

The structures of large systems tend to disintegrate during development, qualitatively more so than with small systems

大的系统组织总是比小系统更倾向于分解

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