漫談何時從單體架構遷移到微服務？
面對微服務如火如荼的發展，很多人都在了解，學習希望能在自己的項目中幫得上忙，當你對微服務的廬山真面目有所了解後，接下來就是說服自己了，到底如何評估微服務，什麽時候使用微服務，什麽時間點最合適，需要哪些技術儲備和資源投入等等，這些都是你需要面對和解決的。
本文從單體架構，微服務架構，微服務風險評估，微服務落地條件等幾個方面探討微服務的落地過程，希望對你有所啟發。
講解微服務之前，我們先簡單了解下單體架構。
一、單體架構
單體架構的優點：
- 快速開發和驗證想法，證明產品思路是否可行
- 投入資源和成本，包括人力和物力相對比較節約
單體架構的缺點：
隨著業務的復雜度增加，單體的靈活度會逐漸下降，比如：
- IDE過載：隨著代碼量增加，代碼整體編譯效率下降。
- 規模化：無法滿足團隊規模化高效開發。
- 系統開發、測試、部署的沖突和效率低下等問題
- 只能關註一套技術棧
- 應用擴展性比較差
- 海量用戶高並發訪問數量有限
單體適用場景：
架構設計的三大原則告訴我們，架構需要的是簡單、適度、演化。
對於項目起步階段，單體是最高效也是最節省成本的方式。因為初期階段，由於人力，成本，業務熟悉程度，微服務技術積累等因素，如何過度設計可能工期和復雜度會急劇上升，造成交付困難，問題百出，從而錯過了時間窗口。最合適，簡單的方式還是單體優先，這是創業公司的特點決定的。當然設計面向微服務的單體架構也是一種聰明的方法，這遵守了系統演化的法則。
單體分層目的：
無論采取何種維度的架構分層，分層的最核心目的是保證各層之間的差異足夠清晰，邊界足夠明顯，為將來可能產生的變化提供最容易、最小化的修改。比如客戶端要從安卓替換為IOS，底層無須任何改動，就像替換積木一樣。又比如，設備需要接入新的設備或協議，其他層也不需要做任何變化，可以無縫平滑接入任何設備。
建議
如果前期在業務不十分清晰，求的是驗證想法，證明產品思路是否可行性，並且業務量不大，僅限於省級範圍，建議只要對當前架構稍加改良升級就可以了，這樣改動量相對較小，且至少能支撐一定時間段的業務增長。
二、微服務架構
微服務的優勢
支撐的業務更加龐大，可以支撐海量用戶高並發和海量設備接入，支持分布式多機房，多區域部署，支持服務器無限擴容。支持私有雲，公有雲，混合雲等部署方式。所以微服務是大多數互聯網公司的首選。
微服務的代價
- 技術門檻高：微服務包括，服務描述，註冊中心，服務框架，服務監控，服務追蹤，服務治理等幾大基本組件，以上每個組件缺一不可，每個組件展開又包括很多技術門檻，比如，容器技術，持續部署，DevOps等相關概念。
- 復雜性增加：相對單體架構將所有功能打包部署在一起，集中地進行開發、測試和運維，微服務會將這些單體的服務進行拆分部署，業務拆分粒度是一個難點，拆分後服務聚合也是一個麻煩。因為服務粒度增加後，相互調用，相互依存，所以問題排查難度會增加，就需要一套完整的服務監控，服務跟蹤和治理的系統。
- 觀念變化：微服務不僅僅是技術的升級，更是開發方式、組織架構、開發觀念的轉變。
- 前期投入成本較高
微服務架構圖
微服務架構圖譜谷歌或Bing下，可以看到各種各樣的架構圖，源於業務和架構師自身的喜好或者粗細粒度，但是每個架構圖的基本組件和架構分層都差別不大，只是有的細一些，有的粗一下。比如有客戶端層，容器層(K8S)，API Gateway，微服務集群層，EventBus層是必須要有的，至於服務監控和服務跟蹤、服務治理本身就是一個完整的系統，粒度就沒有細了。基於這些概念，我把架構圖稍微細化一下，這裏省去服務監控跟蹤和治理的部分，後續單獨抽離出來分析。
這邊的架構圖譜相對之前的架構圖，更加貼近業務，粒度也更細，雖然個別組件有所省略，比如跟蹤和治理部分。
以上架構圖主要分4層，每個層次遵循架構分層的核心思想：關註點分離，職責各異，邊界清晰。
第1層：客戶端：理論上包含一切可以聯網的設備，包括移動設備，Android、IoS、Pad、微信、微博、QQ、Web、各自瀏覽器、物聯網設備等等……
第2層：API網關：包括服務註冊，發現，認證授權，單點登錄，熔斷，限流……網關的知識點豐富，是微服務的核心之一。
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- 假如網關對外提供統一的地址：www.jackyfei.com
第3層：微服務集群：包括各種具體的microservice，比如縱向劃分的業務服務(用戶服務，訂單服務，……)，橫向劃分的基礎或公共服務(元數據服務，公共服務……)
其他微服務的地址可能是這樣的：
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- 用戶服務：1.user.jackyfei.com
- 訂單服務：2.order.jackyfei.com
- 元數據服務：3.base.jackyfei.com
- 消息服務：4.msg.jackyfei.com
第4層：事件總線：Event Bus 目的是消息解耦，不要讓服務之間直接的鏈接。不同與SOA的服務總線，事件總線相對比較輕量，經常基於消息隊列引擎進行解耦，目的是為了讓服務之間的關聯弱化，不直接進行關聯。很多時候用的是相對穩定、可靠、企業級的RabbitMQ。
微服務的架構其實不難，根據以上的架構，每種業務都可以進行套用，這裏的難點在於服務的劃分和粒度控制，另外如何管理膨脹的服務是一個麻煩事。
三、何時采用微服務?
3.1楊波說
這裏引用架構師楊波(前Ebay架構師，目前任職拍拍貸研發部總監，資深技術架構師，微服務技術專家)的一些觀點：
“企業一開始不推薦直接使用微服務，因為微服務需要前期基礎設施的投資，復雜性很高，如果對問題領域並不是很理解，一開始用微服務，你很難去劃分服務的邊界，你的生產力反而會比較低，而且你花了很大精力進行開發，你的產品並沒有被市場驗證過，有可能會失敗，所以這個選項風險會比較高。所以我們推薦的是單塊優先，先從單塊運用做起，這樣成本低，團隊成員也比較少，無須太多研發投入，就可以交付一些基本的功能給客戶使用。 隨著應用越來越成功，客戶增加，你的系統復雜度會越來越高，就會出現單塊應用和團隊規模之間的矛盾，生產力會隨著業務復雜度逐漸降低。所以在一些初創型公司，你更多看到的是單塊應用，只有一些中大型的公司會看到微服務架構。”
“交叉點表明，業務已經到達了一定的復雜性，單塊應用已經無法滿足業務增長的需要，研發效率開始下降了，而微服務可以提升研發和交付的效率。這個點需要架構師去綜合，權衡。個人經驗，一般團隊需要達到百人規模，才去考慮微服務。”
以上的觀點講的很中肯，給我的啟發和幫助非常大。這裏的交叉點怎麽來確定和評估是重點，比如我們上線一個社交姑且叫抖信，初期為了快速上線，驗證可行性，可以只開發首頁聊天、通訊錄、評論等基本功能。產品上線後，經過一段時間的運營，用戶開始逐步增多，可行性驗證通過，下一階段就需要進一步增加更多的新特性來吸引更多的目標用戶，比如再給這個社交抖信添加朋友圈、消息通知、遊戲、電商等等功能。
“一般情況下，這個時候就需要大規模地擴張開發人員，以支撐多個功能的開發。如果這個時候繼續采用單體應用架構，多個功能模塊混雜在一起開發、測試和部署的話，就會導致不同功能之間相互影響，一次打包部署需要所有的功能都測試 OK 才能上線。
不僅如此，多個功能模塊混部在一起，對線上服務的穩定性也是個巨大的挑戰。比如 A 開發的一個功能由於代碼編寫考慮不夠全面，上線後產生了內存泄漏，運行一段時間後進程異常退出，那麽部署在這個服務池中的所有功能都不可訪問。
根據我的實際項目經驗，一旦單體應用同時進行開發的人員超過 10 人，就會遇到上面的問題，這個時候就該考慮進行服務化拆分了。”---胡忠想(微博微服務技術專家)
至此，我們何時采用微服務已經十分明確了，關鍵是業務復雜度和團隊規模兩大要點，而業務復雜度和市場窗口是權衡和抉擇的首要因素。
3.2微服務落地條件評估
一般情況下，業務系統引入新技術就必然會帶來架構的復雜度提升，在具體決策前，你先要認識到新架構會帶來哪些新的問題，這些問題你和你的團隊是否能夠解決？如何解決？是自己投入人力建設，還是采用業界開源方案？假如你和我一樣都是微服務的旁觀者或者學習者，那麽下面的評估也許對你又所參考。
3.2.1落地方式選擇
不同的落地方式決定不同的資源配置。
方式一：借力外部架構咨詢公司提供架構DEMO和培訓服務助推內部團隊技術轉型升級。
方式二：招聘相關經驗豐富的人員進來，自行研究和搭建架構並做內部培訓，推動團隊技術升級。
建議：如果比較緊急，采用第一種方式，因為招聘匹配的人才比較困難，等不起。但是不管是那種方式，對於團隊來說都需要一定的技術人才儲備方便後續交接和運維。
3.2.2人才儲備
這裏分成兩類人員，一類是研究型，一類是應用型。研究型主要是以技術攻堅為主，負責微服務的核心組件的研究和開發，比如服務發布和訂閱，服務跟蹤和監控，服務的治理；應用型主要是負責技術理解應用為主。
3.2.3技術儲備
微服務相關技術棧和微服務周邊技術棧。周邊技術棧包括領域驅動涉及，持續交付，分布式至少，負載均衡，CAP理論，緩存原理，DevOps和容器化技術。
3.2.4團隊規模評估
楊波在給微服務的開發團隊規劃時候給了一個百人左右的大概預估，至於到底需要多少開發人員就沒有細說，可能作者本身呆過的公司都是大廠，對人力成本控制沒有那麽大的包袱，對於中小企業，人力是最貴的成本。如果要一定要上微服務，該怎麽辦？
對於微服務的團隊規模眾說紛紜，有的說要百來號人；有的說需要精兵10人左右；有的說和人數沒有關系，只和業務有關；有的說一個懂微服務的架構師也能搞定。這些說法都比較籠統，如果你想上微服務，人力評估包括人力、能力、人數等等，這些因素還是非常重要的，畢竟成本才是商業的本質，有可能不客觀的規劃會導致項目的潰敗。 對於微服務的團隊規模是哪些方面決定的呢？我覺得至少要從以下兩個維度來評估： 業務規模：如果你們的業務架構非常復雜，有倉儲系統開發，ERP系統，OA系統，訂單系統等等，業務越多，需求人數越多(這裏人數指的都是後臺開發人數)。 技術能力：另外，別忘了非功能性的開發，比如API網關，服務跟蹤、治理等也是需要人去開發和維護的，這些非功能性的核心組件需要多少人，由於沒有完整的開發經驗，加上個別組件，比如跟蹤系統，開發的程度可深可淺，開發周期可長可短，以目前個人的經驗還無法給與合理的建議。可能牛人1個人兩周就夠了，也可能高級開發2個人，一人分工三個核心組件，兩周也夠用。或者架構外包，只要交接的人能跟上，也是一種解決方案。 總結：1個精通微服務落地經驗的架構師是必不可少的，圍繞架構師周邊一幫高級開發，按根據實際業務來確定，一般一個開發負責2-3個核心模塊，不宜太多，比如目前核心模塊有8個，對應人數配置大概在3-4個左右。3.3轉微服務風險評估
3.3.1重寫面廣
由於是架構級別的調整，之前能保留下來的大部分是解耦比較好的代碼，比如前端代碼，采集服務代碼，部分業務邏輯代碼，所以對現有框架沖擊面比較大。
3.3.2復雜度高
因為微服務是一種觀念和思想，又是新近技術，本身就有各種架構實現方式和技術解決方案。所以對技術人員來說，對比選型本身就是一個考驗。加上本身涉及的技術面就比較廣，所以復雜度和門檻相對比較高。
但是該技術發源於亞馬遜，經過近些年的發展，雖然還在發展，但是已經相對成熟。
3.3.3人員配置
微服務架構工作量主要集中在後端，對後端開發人員的技術級別有較高的要求，主要是對微服務原理和開源組件的熟悉上，同時需要具備整體的微服務的意識。暫時不具備整體微服務開發意識和經驗，需要通過培訓後進行轉型升級。
3.3.4合作方式
如果采用借助外部架構力量來助推架構升級，和架構單位的合作就不是簡單的外包，涉及的面會變得比較廣，在完全交接過來之前，周期會比較長。包括對我們業務架構的深入了解，然後根據業務架構繪制可靠技術架構藍圖，再根據技術藍圖進行落地實施(不建議只提供架構方案而由其他單位實施落地)，包括新系統的開發，舊系統的升級，當然這種升級是平滑過度的，對業務窗口並不會產生影響。
3.4合理的拆分姿勢
如何正確拆分？這裏正確指的是合理，因為沒有絕對的標準。按照前人的經驗可以分為縱向和橫向兩種劃分方法：
3.4.1縱向拆分
是從業務維度進行拆分。標準是按照業務的關聯程度來決定，關聯比較密切的業務適合拆分為一個微服務，而功能相對比較獨立的業務適合單獨拆分為一個微服務，比如上圖中的訂單服務，用戶服務。另外粒度太小，服務聚合是一個坑，粒度太大，分和沒分一個樣。
3.4.2橫向拆分
是從公共且獨立功能維度拆分。標準是按照是否有公共的被多個其他服務調用，且依賴的資源獨立不與其他業務耦合。比如上圖中的元數據服務和消息服務。
3.4.3總結
借用《微服務設計》中的一句話：“你越不了解一個領域，為服務找到合適的界限上下文就越難……服務的界限劃分錯誤，可能會導致不得不頻繁地更改服務間的協作，而這種更改成本更高……”
四、SOA和微服務
由於SOA和微服務有千絲萬縷的關系，這裏簡單羅列雙方的對比圖，算是一個小知識點：
兩種架構背後的意圖是不同的：SOA嘗試將應用集成，一般采用中央管理模式來確保各應用能夠交互運作。微服務嘗試部署新功能，快速有效地擴展開發團隊。它著重於分散管理、代碼再利用與自動化執行。
五、總結
最後讓我們回顧一下前人經典的話語：
- 分布式第一定律是“盡量不要使用分布式”。
- 軟件行業從業者，尤其是那些已經不寫代碼的從業者，總會期望有銀彈，但銀彈終究是沒有的。
- 微服務依賴於“基礎設施自動化”。微服務不是“銀彈”。
還是回到我們架構設計的原則上，遵循簡單，適用，演化的原則，那麽你的抉擇也許會變得沒有那麽令人糾纏。
文章引用
- 從單體式架構遷移到微服務架構
- 《微服務設計》作者: [英] Sam Newman 出版社: 人民郵電出版社
- 4 Challenges You Need to Address with Microservices Adoption
- 為什麽使用微服務？
漫談何時從單體架構遷移到微服務？