前言

关于微服务的架构，我们前面的文章中给出了大概的说明，也就是说微服务架构的应用与传统的大型单体应用架构相比，最大的区别在于从原来的基于单一应用进程的设计转变为基于服务集群以及云服务网络的设计。

从而需要我们转变开发的思路，调整开发和运维的组织架构来更好的适应微服务架构应用开发和运维。

当然微服务架构应用的开发和运维中一个重要的挑战是如何管理被拆分出来的大量的单一功能的组件化服务，特别是当我为实现服务的健壮性和可伸缩性时，需要部署服务成高可用型架构或者集群架构的多个服务节点来提供统一的功能服务。

这就要求我们必须拥有一个强壮文档的底层网络通信服务作为基础设施，能够让我们的高可用性架构或者集群式部署的应用成为可能。

传统应用架构与微服务

在过去传统的应用程序架构开发过程中，比如是用JAVA开发的大型单体应用，它是基于同一个JVM来开发的，也就是说整个应用程序是运行在一个单一的JVM环境里的，各个功能组件和分层都只是同一个JVM内部运行的线程而已，功能之间的相互通信都是线程间的数据共享和方法调用。

我们如果需要一个高可用性架构部署都是使用的整个应用的冗余部署，对于那些状态会话的数据一致性问题，我们需要单独设计数据一致性方案，比如共享缓存服务等，来实现高可用性架构或者集群部署中的用户数据的一致性。

显然这种粗粒度的冗余部署只能在一定程度上环节服务的可扩展性压力，但是无法完全解决问题，并且其解决问题的方案都存在一定的局限性。

无法真正做到较高的可靠性，稳定性，可扩展性和处理能力的弹性。同时由于这种部署是全系统冗余，造成了很多非常用性组件算力的冗余浪费。

而对于那些对并发处理能力较高的服务却无法给予所需的满足。因为组件之间的依赖性太强，造成可能某个组件出现问题，就会使得整个应用程序无法正常运行提供服务，同时在出现问题时，我们也无法及时发现问题原因，因为在同一个JVM进程中运行的内容太多，识别错误和问题成本太高。

为此我们在企业级应用程序开发架构中引入过SOA架构，使用统一的企业级总线服务作为集成企业内部各系统和服务的数据交换和集成。

同时还有进一步提出的基于远程方法调用的RPC框架，这些都在一定程度上为我们开发大型的分布式应用系统提供了解决方案。

 

微服务架构设计

在微服务架构设计中，我们需要遵循功能单一原则，并且能够尽量的降低组件之间的相互耦合，增强功能内部实现的聚合能力，我们在设计时通常采用领域驱动设计（DDD）原则。

即根据业务领域的需求对业务实体进行识别，同时找出业务实体的根组件，从而以根组件为业务处理的入口点来统一管理该领域内的非实体组件和数据的操作处理。

每个业务模块之间的通信都必须通过各业务模块的根组件来完成，如此该设计思想完全契合我们微服务框架的设计。

也就是对外的交互通信都有唯一的入口控制，组件与组件的通信都必须通过公开的远程方法调用接口或者以标准消息格式发送事件，由对应的服务接口或者相关事件的订阅者服务来处理。

云原生应用与微服务

随着云计算和PaaS服务的出现，我们的应用程序开始转向了基于云服务器开发的模式，为此HeroKu总结出了开发Cloud Native应用的12-Factory原则。

从设置基准代码库，到开发依赖声明，不同环境的配置分离，以及后端服务定义，整个应用程序的构建，发布和运行，在到进程和端口绑定设置，并发处理过程日志，以及对服务的进程管理等等多个方面进行了规范说明，目前这些基本上都适用于我们的微服务框架应用的开发。

就目前微服务开发主要是基于云服务架构部署的应用开发，所以我们在开发之前需要首先确定服务的形式和后端服务划分，包括相互之间通信方式等。

由于微服务架构的灵活性，让我们可以根据具体服务的特点来选择相适应的数据存储服务，同时在由于基于云服务需要对抗网络的脆弱性。

也就是说我们的网络时常是不稳定的，需要处理这种网络的不稳定对于服务造成的影响。

 

微服务架构组件

一般情况下，在设计时我们会都是以RESTful API服务形式对外部用户提供服务接口，而在组件服务集群内部则采用RPC架构或者RESTful结构。

由于每个微服务组件都是一个独立运行的节点，所以微服务之间的相互调用都是远程方法调用模式，当然他们之间调用所使用的协议和方式可以有多种，有基于RPC框架的，也有基于网络套接字HTTP协议的。

由于外部用户访问我们的系统时的请求往往都是某种综合的业务需求，而我们微服务架构实现时都是以组件服务节点运行的单一功能的服务请求处理，如此我们就需要对用户请求做一些路由过滤以及拆分和结果合并处理。为此我们在整个微服务架构应用设计中引入了前端控制模式实现，即网关服务。

网关服务同样被设计成微服务组件，所以可以采用高可用性架构或者网关服务集群部署，来提高稳定性，以及针对某些特定服务请求的过滤和分发处理。

比如Netflix的Zuul组件就是一个基于JVM的不错的API网关设计，我们在开发微服务架构应用时，通常基于它来开发一些附加服务比如用户身份验证，鉴权，流量监控，限流，数据过滤等功能。

由于网关作为整个系统对外提供服务的入口，它负责对请求的处理非常重要。同时为我们的应用管理提供了极大的灵活性。在一个微服务架构设计中，一个好的智能化的网关设计，将对整个应用系统起着至关重要的作用。

同时由于我们的内部每个功能服务组件都是独立运行的节点容器，为了某个服务的健壮性我们往往会考虑采用集群化部署的高可用性架构。

关于负载均衡组件

作为某个单一功能将会有一个微型的服务节点集群来提供服务处理，为此对于功能调用的请求就需要一个负载均衡服务组件来负责监控各个服务节点运行状态并为其分配要处理的请求。

所以在微服务架构中，负载均衡服务也是一个非常重要的设计实现。

负载均衡服务，本质上就是点对点服务连接选择和建立的实现。我们可以把它简单的想象成一个服务节点运行一个服务进程维护一个所有服务节点的状态列表，该服务节点会通过心跳请求不间断的去试图连接这些节点得到回应以检测各个服务节点的运行状态。

然后根据某种算法比如轮询，加权指数等算法将请求映射的路径解析到服务节点列表中的服务节点上，从而将请求的地址映射到具体的服务节点，转发请求到该节点，由其对该请求进程处理。

显然这样的负载均衡服务属于非系统功能性组件，应该有基础架构提供实现。我们可以看到Spring Cloud框架里提供了Ribbon组件等。

其实Ribbon也是基于Eureka组件添加了路由算法来实现的。

我们知道Spring Cloud 的注册和发现服务组件Eureka是基于Netty开发的Client/Server模式的网络基础架构服务，它采用所谓的边车模式在我们具体服务组件的运行容器中，添加一个网络客户端线程，维护一个注册服务列表，同样的Ribbon也有一个这样的边车进程，可以通过它获取正在运行的服务组件信息，从而通过一定的负载均衡算法将请求映射给可用的服务组件。

 

微服务开发框架

我们知道在微服务具体开发的过程中Spring Boot是一个开发利器，因为Spring Boot是对整个Spring框架开发的集成和简化，它将web容器作为组件嵌入到了开发框架中。

同时它为我们开发应用程序提供了简化的依赖包，以及使用Spring容器对于受托管组件的配置管理，提供了多种常用的默认配置和必备组件组合方案的预加载。

并且为Spring容器的配置提供了基于键值对的文本格式或者yml格式的配置接口。配合开发配置管理工具比如Maven或者Gradle等，我们很容易的将开发的应用程序打包成Jar文件。

从而在JVM环境里直接运行它，这为我们开发微服务组件项目提供了非常简单便捷的工程框架。

 

总结

总之，微服务应用开发是一种从就有的远程方法调用RPC框架和基于网络的HTTP请求处理为基础发展出来的一种应用程序组件化实现形式。它也是应对当前应用程序云端化，服务组件化以及SaaS，Servless等架构应用的必然要求。也就是说，我们必须将我们传统的单体综合应用系统打散成一个个能够独立运行且相互之间的依赖是通过标准的进程间通信或者网络访问为基础的节点集群部署架构的应用。

这种结构的开发复杂性比起传统的应用程序来说大大的提高了，但是它能够通过功能单一简化提高管理和运维效率，降低对其它功能组件的影响，从而更好的做到服务的稳定性和可靠性，同时还能根据网络应用的特点，提高请求处理的弹性。 这些都是要求我们在设计和开发过程中转变思路，基于现有成熟的基础架构来构建新一代应用。