基本架构和设计指南 微服务设计形式

微服务架构曾经成为现代运行程序开发的实践选用。只管它处置了许多疑问，但并不是灵丹妙药。像一切的软件一样，它也面临一些须要处置的独 应战。这就须要了解微服务中的经常出现设计形式，并经常使用可重用的处置打算来处置这些应战。

在深化钻研设计形式之前，了解构建微服务架构的外围准则十分关键：

图1微服务架构外围通常

运行这些准则往往会带来一些应战和疑问。本文将提供关键微服务形式的细分、它们处置的经常出现疑问以及它们提供的处置打算。

本文可以作为关键微服务形式和系统设计谋略的参考，以有效地构建微服务架构。

微服务就是让服务松懈耦合，从而运行繁多责任准则。但是，将运行程序合成为更小的局部必定合乎逻辑。那么，如何将运行程序合成为更小的服务？

其中一种战略是按业务才干启动合成。业务才干是企业为了发明价值所做的事情，给定业务的才干取决于业务类型。例如，保险公司的才干通常包括开售、营销、承保、索赔处置、计费、合规等。每种业务才干都可以被视为一种服务——只不过它是面向业务的，而不是技术的。

经常使用业务才干合成运行程序或许是一个良好的开局，但是或许遇到所谓的“上帝类” 疑问，它们不容易合成。这些类在多个服务中是通用的。例如，订单类将用于订单治理、订单接纳、订单交付等。那么，如何合成它们？

针对“上帝类”疑问，畛域驱动设计（DDD） 它经常使用子域和有界场景概念来处置这个疑问。畛域驱动设计（DDD）将为企业创立的整个域模型合成为子域。每个子域都有一个模型，该模型的范围将被称为有界场景。每个微服务都将围绕有界场景启动开发。

须要对业务有所了解。就像识别业务才干一样， 子域是经过剖析业务及其组织结构并确定不同的专业畛域来识别的。

到目前为止所探讨的设计形式都是针对绿地（Greenfield）合成运行程序，但是80%的上班都是针对棕地（Brownfield）运行程序，也就是大型的单片运行程序。 将之前探讨的一切设计形式间接运行于棕地运行程序将会面临渺小的应战——在坚持其运转的同时，尝试将其合成成更小的组成局部是一项极为艰难的义务。

扼杀者形式可以施展关键作用。扼 杀者形式基于藤蔓缠绕并扼杀树木的类比。 这一处置打算实用于来回调用的 eb运行程序，并且关于每个URI调用，可以将服务合成为不同的域并作为 的服务托管。这个想法是 就在同一个URI空间中创立了两个独立的运行程序 。新重构的运行程序会“扼杀”或取代原来的运行程序，直到最终可以封锁单片运行程序。

当运行程序被合成为更小的微服务时，有几个疑问须要处置：

1.如何调用形象消费者信息的多个微服务。

2.在不同的渠道（例如台式机电脑、笔记本电脑敌对板电脑）上，运行程序须要不同的数据来照应相反的后端服务，由于用户界面（UI）或许不同。

3.不同的消费者或许须要来自可重用微服务的不同格局的照应。谁将启动数据转换或字段操作？

4.如何处置不同类型的协定——其中一些或许不被消费者微服务支持。

API网关可以协助处置微服务虚现环节中发生的许多疑问，但不限于上述疑问：

1.API网关是任何微服务调用的繁多入口点。

2.它可以作为代理服务，将恳求路由到相关的微服务，形象消费者的具体信息。

3.它可以向多个服务收回恳求，并将结果聚兼并发送回消费者。

4.并没有一个万能的API能够处置一切消费者的需求，这个处置打算可以为每种特定类型的客户机创立细粒度的API。

5.它还可以将协定恳求（例如AMQP）转换为另一个协定（例如HTTP），反之亦然，以便消费者和消费者可以处置它。

6.它还可以减细微服务的身份验证/授权责任。

如上所述，在处置API网关形式中的聚合数据疑问时通常面临着应战。当将业务性能合成为几个较小的逻辑代码片段时，有必要思索如何单干每个服务前往的数据。这个责任不能留给消费者，由于消费者或许须要了解消费者运行程序的外部成功。

有助于处置这个疑问。它探讨了们如何聚合来自不同服务的数据，而后将最终照应发送给消费者。这可以经过两种形式成功：

1.复合微服务将调用一切所需的微服务，聚合数据，并在发送回之前转换数据。

2.API网关还可以将恳求划分为多个微服务，并在将其发送给消费者之前聚合数据。

假设要运行任何业务逻辑，倡导选用复合微服务。否则，API网关为已树立的处置打算。

形式6：客户端用户界面组合

当经过合成业务性能/子域来开发服务时，担任用户体验的服务必定从几个微服务中提取数据。在单片架构中，过去只要一个从用户界面（UI）到后端服务的调用来检索一切数据和刷新/提交用户界面（UI）页面。但是，如今状况不同了，所以须要了解如何做到这一点。

关于微服务，用户界面（UI）必定被设计成蕴含屏幕/页面的多个局部/区域的框架。每个局部将调用一个独自的后端微服务来提取数据。这被称为组合特定于服务的用户界面（UI）组件。像AngularJS和ReactJS这样的框架可以很容易地做到这一点。这些屏幕被称为单页运行程序（SPA）。这使得运行程序可以刷新屏幕的特定区域，而不是整个页面。

形式7：每个服务经常使用的数据库

开发团队经常面临如何为微服务定义数据库架构的应战。以下是必定处置的疑问：

1.服务必定松懈耦合。它们可以独立开发、部署和裁减。

2.业务事务可以强迫执行跨多个服务的不变量。

3.一些业务事务须要查问由多个服务领有的数据。

4.数据库有时必定复制和分片才干裁减。

5.不同的服务有不同的数据存储需求。

为了处置上述疑问，必定为每个微服务设计一个数据库。它必定仅对该服务私有，并且只能由微服务API访问。其余服务无法间接访问它。

例如，关于相关数据库，可以经常使用“每个服务私有表”、“每个服务形式”或“每个服务数据库主机”。每个微服务都应该有一个独自的数据库ID，这样就可以提供独自的访问权限，从而树立一个屏障，防止它经常使用其余服务表。

图2 每个服务的数据库架构

形式8：每个服务共享数据库

之前探讨过，每个服务经常使用一个数据库是微服务架构的现实形态，但这只要在运行是全新开发的，并且驳回畛域驱动设计（DDD）时才干成功。 假设运行程序是一个单体，并且试图合成成微服务，那么非规范化就不那么容易了。那么，在这种状况下，最适合的架构是什么？

每个服务共享数据库并不现实，但这是针对以上场景的有效处置打算。大少数人以为这是微服务的反形式，但关于“棕地”运行程序，这是可以将运行程序合成为更小的逻辑组件的一个很好的终点。

在这种形式下，一个数据库可以与多个微服务对齐，但最多只能对齐2～3个；否则，裁减、自主和独立将难以执行：

形式9：命令查问职责分别（CQRS）

一旦成功了每个服务的数据库，就须要查问，这须要来自多个服务的联结数据——这是无法能的。那么，如何在微服务架构中成功查问呢？

命令查问职责分别（CQRS）倡导将运行程序分红两局部——命令端和查问端。命令端处置创立、更新和删除恳求。查问端经过经常使用物化视图来处置查问组件。事情溯源设计形式通常与它一同用于为任何数据更改创立事情。因此，物化视图经过订阅事情流来坚持最新形态。

当每个服务都有自己的数据库，并且业务事务超越多个服务时，如何确保跨服务的数据分歧性？例如，关于客户有信誉额度的电子商务运行程序，运行程序必定确保新订单不会超越客户的信誉额度。由于订单和客户在不同的数据库中，运行程序不能便捷地经常使用本地ACID事务。

Saga代表了一个由多个子恳求组成的初级业务流程，每个子恳求更新单个服务中的数据。每个恳求都有一个补救恳求，当恳求失败时执行。它可以经过两种形式成功：

当没有中央协调机制时，每个服务都会发生并监听其余服务的事情，并选择能否须要采取执行。

2.编排——编排者（对象）担任一个Saga的决策和排序业务逻辑。

接上去深化了解微服务形式的可观察性。以下是一个示例微服务架构图，供一切可观察性主题参考。

思索一个用例，其中运行程序由在多台机器上运转的多个服务虚例组成。恳求通常超越多个服务虚例。每个服务虚例都会生成一个规范化格局的日志文件。那么，如何经过特定恳求的日志来了解运行程序的行为？

须要一个集中的日志服务来聚合来自每个服务虚例的日志。用户可以对日志启动查问和剖析。 他们还可以性能警报，当日志中发生特定信息时触发这些警报。 （PCF）确实有Loggeregator，它从PCF平台的每个组件（路由器、控制器、Diego等）以及运行程序搜集日志。AWS Cloud Watch

当服务组合由于微服务架构而参与时，亲密关注事务变得至关关键，以便在发生疑问时可以监控形式并发送警报。那么，应该如何搜集目的来监控运行程序性能？

须要一个目的服务来搜集无关单个操作的统计数据。该服务应该聚合运行程序服务的目的，以提供报告和警报性能。目的聚合有两种模型：

在微服务架构中，恳求通常超越多个服务。每个服务经过跨多个服务执行一个或多个操作来处置恳求。那么，如何从端到端跟踪恳求以处置疑问呢？

Spring Cloud sluth和Zipkin server是一个经常出现的成功示例。

当成功微服务架构时，有或许发生服务启动但无法处置事务的状况。在这种状况下，如何确保恳求不会转到那些失败的实例？可以经过负载平衡形式成功来处置这个疑问。

每个服务都须要有一个端点，可用于审核运行程序的运转状况，例如/health。这个API应该审核主机的形态、与其余服务/基础设备的衔接以及任何特定的逻辑。

Spring Boot Actuator成功了/health端点，并且可以自定义成功。

服务通常也会调用其余服务和数据库。关于dev、QA、UAT和/或prod等每个环境，端点URL或其余性能属性或许不同。任何这些属性的更改都或许须要从新构建和从新部署服务。那么如何防止因性能更改而修正代码？

外部化性能（包括端点URL和凭据）将缓解疑问。运行程序应该在启动时或运转时加载它们。

Spring Cloud性能主机提供了将属性外部化到GitHub并将其作为环境属性加载的选项。这些可以在启动时由运行程序访问，也可以在不从新启动主机的状况下刷新。

当微服务发生时，须要在调用服务方面处置一些疑问：

1.经过容器技术，IP地址可以灵活地调配给服务虚例。在每次地址更改时，消费者服务都或许终止并须要人工更改。

2.消费者必定记住每个服务URL，并使其严密耦合

那么消费者或路由器如何知道一切可用的服务虚例和位置呢？

须要创立一个服务注册表，它将记载每个消费者服务的元数据。服务虚例应在启动时向注册表注册，并在封锁时注销。因此，消费者或路由器应该查问注册表并找出服务的位置。

注册表还须要抵消费者服务启动肥壮审核，以确保只要服务的上班实例可用并能够经过它经常使用。有两种类型的服务发现：客户端和主机端。客户端发现的一个示例是Netflix Eureka，主机端发现的一个示例是AWS ALB。

服务通常会调用其余服务来检索数据，下游服务或许会宕机。这样做有两个疑问：首先，恳求将继续向宕机的服务发送，耗尽网络资源并降落性能。其次，用户体验将会很差且无法预测。那么，如何防止级联服务缺点并冷静地处置缺点？

消费者应该经过代理调用远程服务，该代理的行为形式相似于断路器。当延续缺点的数量超越阈值时，断路器跳闸，并且在超时时期，一切调用远程服务的尝试都将立刻失败。在超时之后，断路器准许有限数量的测试恳求经过。假设这些恳求成功，则断路器复原反常操作。否则， 假设再次失败，超时期将从新开局。

Netflix Hystrix是断路器形式的良好成功。它还有助于定义一个回退机制，可以在断路器跳闸时经常使用。这提供了更好的用户体验。

经常使用微服务架构，一个运行程序可以有许多微服务。假设中止一切服务，而后部署增强版本，那么停机时期或许会很长，并影响业务。此外，任何回滚都将是一场噩梦。那么，如何防止或缩小部署时期服务的停机时期呢？

可以成功蓝绿部署战略来缩小或消弭停机时期。它经过运转两个相反的消费环境（蓝色和绿色）来成功这一点。假定绿色是现有的优惠实例，而蓝色是运行程序的新版本。在任何时刻，只要一个环境是优惠的，优惠环境为一切消费流量服务。一切云平台都提供了成功蓝绿部署的选项。

还有其余几个关键的微服务架构形式，例如sidecar形式、链式微服务、分支微服务、事情溯源设计形式、大使形式等等。 随着微服务架构的一直演进和开展，这个清单

原文题目： Microservices Design Patterns： Essential Architecture and Design Guide ，作者：Rajesh Bhojwani