什么是微服务？微服务架构及优缺点介绍

微服务（Microservices）架构的采用彻底改变了云应用程序的开发，通过使用微服务在其设计和部署中实现了更大的灵活性、敏捷性、可扩展性和弹性。因此，它们已成为软件开发的重要方法，尤其是在云和DevOps环境中。如今，Amazon、CrowdStrike、Google、PayPal、Twitter、Uber和Zoom等大型互联网公司都使用由许多独立且可互操作的微服务组成的系统。

微服务是小型、松散耦合且可重用的软件组件，通常执行特定的业务能力或功能。这是一种软件开发方法，其中通过组合较小的、独立的微服务并通过定义明确的 API 进行通信来构建大型系统。

在本文中，小编简单介绍下微服务单体架构的区别以及它们是如何开发和部署的，同时说说微服务的主要优点和缺点，以帮助企业组织确定它们是否是满足其需求的最佳选择，感兴趣的朋友可以看看。

什么是微服务？

微服务的广泛采用与云计算和DevOps方法的兴起密切相关，微服务非常适合构建分布式系统，因为它们将复杂的整体应用程序分解为几个更小的组件或服务，这些组件或服务可以在不同的服务器甚至数据中心之间独立开发和部署，就像在云计算环境中发生的那样。

微服务架构风格将应用程序分解为一组服务，这些服务执行特定业务功能所需的单个功能或一组功能。每个微服务都运行自己的进程并使用轻量级机制（例如HTTP）与其它服务进行通信。它们可以设计为协作并共同执行复杂的业务操作。

每个微服务都可以独立于应用程序中的其他服务进行开发、部署和扩展。这允许团队同时处理应用程序的不同部分，快速部署更改，并仅扩展需要扩展的服务。

因此，每个微服务都可以由一个小型跨职能团队拥有，该团队可以独立工作和做出决策，从而根据DevOps原则更快地做出决策并在开发和运营团队之间进行更好的协作。同样，微服务也与无服务器架构保持一致，并允许细粒度的可扩展性和控制，以提高无服务器计算的敏捷性、可扩展性和成本效率。

微服务五大组件

微服务架构

单个微服务的基本架构与标准软件应用程序架构非常相似——前端（或客户端）、业务逻辑后端代码和某种形式的数据存储。微服务的前端（或者客户端）不同于标准应用程序前端，因为它只是一个具有静态端点的应用程序编程接口（API）。定义明确的API对于允许微服务通过向相关API端点发送请求轻松有效地与其它微服务进行通信至关重要。

由于一组微服务协同工作以形成单个大型应用程序，因此必须在整个组织中标准化微服务架构的元素，这种标准化确保微服务可以有效且高效地进行交互。

• 微服务与单体架构

在传统的单体架构中，所有应用程序逻辑和数据访问都包含在单个代码库中。该代码库包含应用程序的所有功能和特性，它们必须同时部署，每个服务器运行整个应用程序的完整副本。

随着时间的推移，管理和维护单体应用程序会变得越来越复杂，因为每个新的业务决策都可能需要撤销先前决策的实施。相比之下，微服务仅包含针对特定功能的一个功能或一小组功能，并与其它微服务一起存在于微服务生态系统中。每个微服务都运行自己的进程并可以访问自己的数据存储。

由于这种隔离，每个微服务都可以独立部署，并具有自己独特的生命周期，根据不断变化的业务需求以自己的方式发展。当一个组件不再代表一个组织的商业利益时，它可以在不影响其他部分的情况下迅速改变。

• 微服务与面向服务的架构（SOA）

微服务与面向服务的架构（SOA）的演进，同样，它旨在将软件功能模块化为可重用的服务。然而，SOA中的服务通常更大并且封装了大量的业务逻辑，这与更细粒度的微服务相反。SOA中的服务可以通过企业服务总线（ESB）共享资源并相互协调，这会在服务之间产生很多依赖关系。

另一方面，微服务更加自主，不共享数据或其他资源。它们也不使用ESB，因为服务到服务的通信通常是通过HTTP和消息传递技术等轻量级协议处理的。总体而言，微服务克服了SOA的复杂性和依赖性缺点，并且更适合现代基于云的环境，因为它们具有更高的隔离性、粒度可扩展性、敏捷性和简单性。

微服务应用程序示例

大多数现代应用程序和服务都可以分解为更小的组件，以促进微服务架构。例如，电子商务应用程序可以包括多个微服务，例如购物车服务、目录服务、用户配置文件和用户会话服务、支付网关服务、订单管理服务和库存管理服务等。此外，这些微服务中的每一个都可以在自己的容器中运行——一个独立的、可执行的软件单元。

传统意义上，电子商务应用程序会将所有这些不同的功能打包在一个单一的应用程序中，该应用程序将在单个服务器上运行。即使应用程序有多个可执行文件，所有应用程序组件也必须在同一台服务器上运行，以便各种功能进行协调和通信。在这种情况下，进程间通信是即时的，但服务器也成为整个应用程序的单点故障。

微服务旨在打破软件组件与物理硬件的这种紧密耦合。通过这样做，同一应用程序的不同部分可以在不同的服务器上独立运行，从而增加弹性和容错能力。此外，微服务支持细粒度的可扩展性和资源优化，因为可以根据应用程序的特定需求扩大或缩小单个微服务。这简化了复杂的应用程序并提高了它们的性能，因为微服务可以根据特定的任务和要求进行定制。

微服务开发和部署

为了轻松高效地构建、部署和管理微服务，开发人员遵循多种开发和部署实践。特别是，容器和API已成为微服务架构的重要工具，其主要内容包括以下几点。

容器和微服务

容器已成为托管微服务的事实标准，因为它们使开发人员能够在其自己的环境中隔离服务。此外，容器确保可移植性，这意味着服务在不同计算环境之间移动时可以正确运行。源代码、它的依赖项和运行时都打包在一个容器镜像中，然后可以在任何主机上拉取和执行。

封装在容器中的微服务可以通过Kubernetes等编排服务进行管理。将微服务与Kubernetes相结合可以帮助组织优化其云环境。这种组合允许组织通过自动扩展、自动修复和自我恢复等功能有效地管理和扩展他们的微服务。

API和微服务

在高度分布式的环境中，微服务之间的通信能力至关重要。微服务使用的进程间通信机制与传统应用程序不同，因为微服务更加细化、独立和松散耦合。在传统的单体应用程序中，不同的组件通常通过直接方法调用或共享内存进行通信。这会在组件之间造成紧密耦合，使得很难在不影响其他组件的情况下修改一个组件。

相反，微服务通过轻量级异步机制相互通信，例如RESTful API、消息队列和事件驱动架构。通常情况下，微服务通过一组API提供其功能，其他服务可以使用这些API来检索数据或执行操作。

其它开发和部署工具

API和容器是微服务架构中的关键元素，允许灵活和模块化的应用程序开发和部署。但是，还有其它一些重要工具在管理和优化微服务方面发挥着关键作用，其中包括：

• 服务发现：使微服务能够相互定位和通信的工具，确保它们无缝地协同工作；
• 服务编排：自动管理和协调微服务的工具，可以更轻松地跨不同服务器或数据中心部署和扩展它们；
• 日志记录和监控：帮助开发人员跟踪微服务性能和健康状况的工具，使他们能够快速识别和修复问题。

微服务优缺点

微服务既有优点也有缺点，可以帮助组织确定这种软件开发方法是否最适合他们的需求。

微服务的优势

微服务的优点是简化开发、灵活升级、粒度可扩展性、故障隔离、可重用性和技术不可知性。

• 简化开发；每个微服务都旨在以最佳方式执行非常具体且有限的功能。这简化了开发过程，因为小型开发团队可以专注于个别和狭义定义的功能。确保独立服务之间的有效协调可能会变得复杂，但服务网格层（与微服务架构结合使用）可以管理所有服务到服务的通信，而无需开发人员在各个服务中定义该逻辑。
• 灵活升级；与复杂、紧密耦合的单体应用程序相比，使用微服务升级服务或向现有应用程序添加新功能要容易得多。具体来说，这种架构可以在复杂的实时应用程序中添加新功能或即时更新、修补、替换或替换微服务，而不会中断整个系统。
• 粒度可扩展性；随着需求的增长，微服务架构使得跨多台服务器和不同基础设施部署特定服务的额外实例变得更加简单。相比之下，由于紧密的依赖关系，单体应用程序不允许单独扩展每个组件。
• 故障隔离；每个微服务都是完全独立的，有自己的资源，包括数据存储。这可确保出现的任何问题或故障仅限于特定的微服务，不会传播到其他服务并导致整个系统崩溃。
• 可重用性；微服务被设计成可重用的，这意味着开发人员可以使用现有的微服务来实现特定的功能或能力，而不是每次都从头开始创建新的。由于微服务经过全面测试和验证，开发人员可以假设新应用程序的完整性，而无需持续测试。
• 技术不可知论者；微服务与平台和技术无关，这意味着它们可以使用任何框架进行开发，并使用适合工作负载类型的任何编程语言进行编码。微服务可以附加到任何合适的数据存储系统，例如虚拟驱动器、存储桶中的blob存储或数据库。由于与平台无关，微服务可以跨主机和环境运行。

微服务缺点

微服务的缺点是它们固有的复杂性、它们是分布式系统这一事实以及成本。

• 复杂性；一方面，微服务通过更小的代码库和独立的部署和测试简化了开发。另一方面，它们会增加复杂性，因为它们需要仔细规划和设计以确保系统作为一个整体无缝运行。它们还需要一些组织上的改变，因为每个实时微服务都需要由一个团队主动拥有。这通常需要对团队结构、开发流程和通信模式进行重大更改。
• 分布式系统；虽然微服务在可扩展性、容错性和弹性方面提供了各种好处，但由于这些系统的分布式特性，它们还在管理和维护方面带来了额外的挑战。在分布式系统中运行的微服务之间的通信至关重要，网络延迟可能成为一个问题。微服务是大型、复杂的分布式系统，有许多不断变化的小的、独立的部分。单个组件通常会以不可预测的方式发生故障。
• 成本；企业组织拥有有限的资源，无论是工程资源还是硬件和基础设施资源。微服务会在微服务生态系统中争夺资源，而资源是要花钱的。通常情况下，与单体应用程序相比，微服务的成本更高，因为它们需要更多的基础设施、工具和专业知识。尽管微服务有很多好处，但组织在决定微服务是否适合其特定系统或应用程序之前必须权衡部署和管理成本。

云原生应用程序和微服务

云计算的兴起促使软件开发人员重新构建应用程序，以更好地从云的弹性中获益。微服务架构的主要好处是每个组件都可以单独部署和扩展。将自主、平台不可知和独立可扩展的微服务与按需、按使用付费的云计算模型相结合，可以为利用云原生方法的组织带来显着的成本效益。

云原生方法是指设计和构建为在云环境中部署而优化的应用程序的方法。一般情况下，云原生应用程序是使用现代软件开发技术和实践构建的，例如微服务架构、容器、容器编排和DevOps自动化。

云原生应用程序构建为多个独立微服务的集合，并利用容器作为微服务的不可变基础架构和最佳运行时。云原生应用程序的每个部分都位于自己的容器中，并通过Kubernetes等容器编排平台进行动态编排，以优化资源的利用方式。

此外，云原生应用程序使用服务网格来管理微服务和API网关之间的通信。这有助于管理API并提供额外的安全和身份验证功能，尤其是随着应用程序中服务数量的增长。

微服务的成功在很大程度上取决于为正确的应用程序和系统选择方法。微服务补充了具有高度灵活性、可扩展性和适应性需求的系统，例如电子商务、社交媒体和在线游戏平台。相反，具有低流量的小型应用程序、遗留系统或需要组件之间实时通信的应用程序可能会受益于其它架构选择。

微服务架构和分布式架构区别差异

一般来看，微服务架构和分布式架构是两种不同的软件架构风格，它们有一些区别，具体体现在以下几个方面：

1. 粒度：微服务架构更加细粒度，将一个大型应用程序拆分为多个小而独立的服务单元，每个服务单元都专注于一个特定的业务功能。而分布式架构通常更加粗粒度，将系统划分为多个较大的组件或模块，这些组件可以在不同的物理或虚拟计算机上运行。
2. 职责：在微服务架构中，每个服务都有明确的职责，并且可以独立开发、部署和扩展。不同的微服务之间通过接口进行通信。而在分布式架构中，组件之间的职责可能更加模糊，它们可能共享某些功能或资源，通过远程调用进行通信。
3. 通信方式：微服务架构通常使用轻量级的通信机制，如HTTP的RESTful API、消息队列等，以实现服务之间的协作。而分布式架构通常使用远程过程调用（RPC）、消息中间件等通信方式。
4. 数据管理：在微服务架构中，每个服务通常有自己的数据存储和数据库，服务之间通过接口访问和操作数据。而在分布式架构中，可能存在共享数据库或分布式文件系统等共享数据存储方式。
5. 部署和扩展：微服务架构鼓励每个服务独立部署和扩展，可以根据需要对具体的服务进行水平扩展。而在分布式架构中，通常需要对整个组件或模块进行部署和扩展。

需要注意的是，微服务架构可以被视为一种分布式架构的特定实现方式，但微服务架构更加强调服务的自治性、独立性和可替换性，以实现更高的灵活性和可维护性。而分布式架构是一个更广泛的概念，可以包括其他不同类型的分布式系统设计。

总结

微服务是一种软件架构风格，它将复杂的应用程序划分为一系列小而独立的服务单元，每个服务单元都能够独立地进行开发、部署和扩展。每个服务都代表着一个小型的、自治的业务功能模块，并通过轻量级通信机制进行相互协作，以实现系统级别的功能。

微服务的核心原则包括单一责任原则、自治性和松耦合。每个微服务都应该专注于一个特定的业务领域，具有明确的职责，并且可以独立进行开发、部署和维护。微服务之间通过接口进行通信，可以使用不同的技术栈和数据存储方案，从而允许团队在开发和部署上有更大的灵活性。

然而，微服务架构也带来了一些挑战，如服务间的通信复杂性、分布式事务管理、服务的一致性等。在设计和实施微服务架构时，需要综合考虑这些因素，并根据具体的应用场景和需求做出适当的权衡。