微服务架构概念，应该怎样理解？【转】

当前微服务很热，大家都号称在使用微服务架构，但究竟什么是微服务架构？微服务架构是不是发展趋势？对于这些问题，我们都缺乏清楚的认识，本文基于作者在大型互联网系统的服务化实践和思考，和大家一起探讨微服务架构。

本文主要内容包括：

1. 传统SOA架构

2. 新型SOA架构

3. 服务设计方式

4. 深入微服务

5. 微服务体系

6. 微服务系统架构

传统SOA架构

说到微服务，离不开SOA，两者经常放一起讨论，首先我们要了解SOA架构。

国外信息化起步较早，很多大公司先后建设了很多系统，比如从开始的ERP，到OA系统，到CRM系统等。由于这些系统往往由不同的供应商提供，采用不同的技术，实施的时候也没预先考虑到和现有系统集成，因此系统集成非常困难。

在2000年初的时候，两个概念非常流行，一个是EAI（Enterprise application integration），即企业应用集成；还有一个是EII（Enterprise application integration），即企业信息集成。一个从应用的角度，一个从数据的角度，本质是一回事，都是怎么把孤立的系统集成在一起。

SOA架构源自于企业内部异构系统的集成，具体做法是各个系统对外提供粗粒度的服务，外部系统可以通过相对标准的技术访问，大致结构如下图所示：

每个遗留系统提供服务，该服务作为系统的前置代理，对外提供访问。所有这些服务部署在一个中心化的平台，称之为企业服务总线ESB（Enterprise Service Bus），ESB提供复杂处理，包括：

• 外部访问

  为满足不同客户端访问需求，提供各种各样的访问协议，如WebService、HTTP、FTP、Email等，其中WebService是最典型的通讯协议。

• 内部处理

  请求进来后，需要一系列复杂处理，如对通讯协议的解析，数据的序列化和反序列化，业务流程的编排和服务路由等。

2008年的时候，eBay基于Axis，开发了自己的SOA框架，各个系统通过创建服务，对外提供功能。如后台搜索系统，本身是C++开发，通过对外提供Java服务，最终以WebService的方式，方便其他系统（大多是Java）调用搜索的功能。经过1年多的时间，整个SOA平台已经有上百个服务，很大程度上方便了系统相互集成。

但我们可以看到，ESB是一个很重的机制。首先通讯方式复杂，前后端涉及多种协议，由于每次调用代价很高，服务一般提供粗粒度的接口，一次性尽量完成更多处理。

ESB的中心化带来了单点故障隐患，服务统一在ESB上进行部署，也限制了服务的水平扩展；此外ESB还包含很多业务相关的功能，如业务流程编排等，限制了业务扩展的灵活性。

无论对于服务的提供者还是使用者，通过ESB这种方式集成，开发代价大，通信效率低，因此这种传统很重的SOA架构并没有得到大规模应用。

2008年的时候，eBay基于Axis，开发了自己的SOA框架，各个系统通过创建服务，对外提供功能。如后台搜索系统，本身是C++开发，通过对外提供Java服务，最终以WebService的方式，方便其他系统（大多是Java）调用搜索的功能。经过1年多的时间，整个SOA平台已经有上百个服务，很大程度上方便了系统相互集成。

但我们可以看到，ESB是一个很重的机制。首先通讯方式复杂，前后端涉及多种协议，由于每次调用代价很高，服务一般提供粗粒度的接口，一次性尽量完成更多处理。

ESB的中心化带来了单点故障隐患，服务统一在ESB上进行部署，也限制了服务的水平扩展；此外ESB还包含很多业务相关的功能，如业务流程编排等，限制了业务扩展的灵活性。

无论对于服务的提供者还是使用者，通过ESB这种方式集成，开发代价大，通信效率低，因此这种传统很重的SOA架构并没有得到大规模应用。

新型SOA架构

这里应用直接调用服务，无需经过复杂的中心节点，使用轻量级的协议，一般是HTTP，数据格式也很简单，比如JSON，由服务提供者直接解析协议和数据格式。同时每个服务本身包含核心的业务封装，提供给多个应用场景。

此外每个服务独立部署，提供更好的灵活性，包括业务功能扩展和处理容量水平扩展。

我们可以看到，新型SOA和传统基于ESB的SOA相反，这里是强化服务终端能力，弱化通道连接。

服务如何设计

随着互联网业务越来越复杂，新型的SOA架构不断深入发展，出现了多种服务设计模式。

1. 面向业务系统服务设计

面向业务系统SOA把原单体应用里的业务逻辑层剥离出来，作为单独的服务对外提供。

举一个电商的例子，这里有两个应用，顾客使用的商品详情页，展示商品的信息、商品库存，商品价格；下单页供顾客下单，涉及商品查询、库存扣减、生成订单等。

页面应用和服务关系如下图所示：

商品详情服务主要面向商品详情页提供数据接口，包括商品基本信息、价格信息、库存信息，接口经常根据页面需要，聚合这几部分信息，提供粗粒度服务，服务底层自由访问所需要的表。

订单服务主要面向下单页，其中商品信息可以通过商品详情服务获取，无需单独访问库表。而对于库存，这里是扣库存场景，需要自己访问库存表，订单信息也是如此。

面向业务系统的服务设计是比较直接的，每个服务针对自己的“主应用”提供粗粒度服务，总体上看应用/服务/库表是多对多的关系，如果服务设计得不好，容易导致整体网状依赖，修改时，往往牵一发动全身。此外对于新业务，需要单独构建对应的服务，不利于业务创新。

2. 面向细分主题服务

面向特定主题/概念/要素构建细分服务，最终服务于该主题相关的所有业务场景，比如围绕用户构建用户服务，对外供所有需要用户信息的业务系统访问，内部只访问用户相关的几张表，结构如下图所示：

面向细分主题的服务对数据是独占式访问，不允许其它服务访问自己的表，也不访问外部的表，更好地实现对该主题相关的业务规则和底层数据的封装。

3. 面向基础系统服务

面向基础系统服务屏蔽底层硬件的访问细节，以更友好更透明地方式对外提供访问，如短信服务、储存服务、缓存服务等。我们一直讲软件即服务，现在更进一步，硬件也是服务。

通常面向基础系统服务通过底层系统的集群或多路由，提供更可靠，更强处理能力的服务。

深入微服务

微服务概念是Martin Fowler在2014年抛出，文中给出微服务的一系列特征，但并没有给出准确定义。大家分别有自己的理解，还没有共识，基于本人的服务化实践，我觉得微服务有两大思想。

1. 简单连接

通过传统SOA方式连接客户端和服务端，是非常痛苦的，涉及传统很重的通讯协议(DCOM/RMI/CORBA/WebService等)和复杂的数据格式(二进制/XML等)。在连接通道方面，微服务很轻，一般采用轻量级的通讯协议（如HTTP）和简单数据格式（如JSON）。

微服务无需中心节点提供复杂处理，特别是业务相关的处理，把业务的职责还给服务端，更灵活地响应业务变化。微服务构建好后，应该象水电煤一样到处可用，没有技术障碍，不同语言都可以互相调用。

2. 分散管理

分而治之是处理复杂问题的有效手段，微服务对系统拆分尤为彻底，在多个方面实现对系统的分散管理：

• 分散业务

  微服务聚焦细分业务领域，是对应业务规则的唯一入口，它把整体业务分割成一个个高内聚的小业务，简化业务之间依赖关系。

• 分散数据

  微服务独占式访问对应的数据，服务和数据是一体的。它把整体数据分割成一块块数据，数据块内部的表紧密相关，块间数据相关性弱。在实施层面，每部分数据独立schema，逻辑上分离，或者使用独立数据库，物理上隔离。

• 分散物理资源

  借助虚拟机和容器技术，一台物理机可以切分为多套环境，非常适合微服务部署，对服务器资源更高效地利用，同时有些微服务面向基础硬件封装，提升了对物理资源的管理。

我们可以看到，传统的基于ESB的服务不属于微服务范畴，它既不体现简单连接，也不体现分散管理（ESB甚至通过流程编排对业务集中管理）。相对于传统重的SOA服务，新型SOA，无论是面向业务系统服务，面向细分主题服务，面向基础系统服务都符合简单连接的特性，因此都可以算微服务的范畴。

特别地，面向细分主题服务很好体现业务和数据的分散管理，面向基础系统服务很好体现物理资源的分散管理，因此这两者更好地满足微服务思想，是更纯粹的微服务。

这里是一个电商库存微服务的实例，希望帮助大家深入了解微服务，大型B2C电商的库存概念比较复杂，包括：

• 物理库存（仓库里的实际库存）

• 虚拟库存（仓库里没有，但可以假装有，先拿出来卖，比如新版iPhone预售）

• 活动库存（总库存里拿出一部分做活动，提供优惠价格促销）

• 共享库存（北京的库存可以共享出来，放到上海卖）

• 冻结库存（库存暂时被冻结部分，比如已下单但未发货，此时前台不可卖）

对于前台来说，用户可看到的库存计算规则如下：

可售库存=本地库存（实际-冻结）+虚拟库存（虚拟-冻结）+兄弟仓库共享库存(共享-冻结）

对于具体活动场景来说，可售库存的规则不一样，它等于活动库存。

商品库存是电商的核心数据，有数十个业务系统调用，大促时每天调用数十亿次，往往在数百台虚拟机/容器上部署，提供水平扩展，具体架构如下：

库存微服务化设计有很多好处：

统一业务规则

库存的计算规则很复杂，不同业务场景看到的库存数量都不一样，库存微服务通过提供唯一的库存访问入口，统一对库存相关规则进行封装，方便各个业务场景使用，如果库存规则有变化，变化也局限于库存微服务内部，外部业务代码保持不变。

一致数据模型

库存微服务只访问库存相关的四张表，它不访问外部库表，也不允许外部应用直接访问这几张表，收敛了对这些表的访问入口，避免各个业务直接往表里加字段，导致数据模型混乱。

此外，这些表独立成库，再加上只有库存服务访问，数据库连接数可以大大减少，避免数据库连接数不够。

各种内部优化

库存微服务汇总所有读写接口，内部可以做各种优化。比如缓存，由于所有写场景都在这里，可以通过写后马上更新方式，保证缓存的实时一致性。所有读场景也在这里，可以通过合理设计，一个缓存满足多个读场景需求，提升缓存使用效率。

库存的变化是非常重要的系统状态变化，库存微服务在各个库存变化点，提供库存变化消息通知，以统一的消息命名方式和消息格式，保证相关方能够方便地接收库存消息。

水平扩展

库存服务每天访问量很大，通过微服务方式可以很方便地水平扩展，服务本身是部署在标准的虚拟机或容器内，通过云的方式可以动态收缩和扩容，1号店在大促的时候，就经常以租用公有云服务器的方式实现服务能力扩展。

大家可以看到，微服务很适用业务高度复杂、业务共享性高、并发量大的场景，在电商，类似的场景还有订单/商品/用户/价格/支付等等，我们可以围绕这些细分概念构造微服务。

微服务体系

随着服务的不断构建，一个完整的微服务体系如下图所示：

最底下是基础系统的服务，这些服务实现对底层系统功能的封装，供之上各个业务使用，如短信/消息/存储等服务，上层服务无需关注底层资源的物理位置和内部细节。

之上的共享服务基于细分主题，封装企业各个维度的核心数据资源和业务规则，偏下层产品/用户/订单等都是主数据，共享性更强，偏上层的积分/抵用券/发票等，为某几个业务系统所使用，规则相对也更简单。

系统服务为企业整体系统提供基础技术平台，共享服务提供基础业务平台，两者一起奠定企业信息系统的基础。最上面的业务服务基于两大基础平台，面向具体的业务系统提供服务。

在这里，服务形成了明确的分层，调用规则如下：

• 上层可以调用下层，比如共享服务调用系统服务，也可以跨层调用，比如业务服务直接调用系统服务。

• 同层方面，业务服务可以互相调用，组成更粗粒度服务，共享服务和系统服务都是细分服务，相互之间垂直正交，不允许相互调用。

通过服务细分和服务分层，微服务的职责定位明确，依赖关系清晰，总体上，整个系统变成层次化的依赖，而不是网状依赖。

微服务系统架构

下图是一个大型B2C电商系统实际的架构，上层是各种业务应用，底层是大量服务，并且服务分为应用服务（面向业务）和基础服务（面向共享主题），一个非常典型的微服务架构。

当前随着网络通信技术的完善和云计算的流行，包括容器化部署，客观上，很好地解决微服务技术上的问题；主观上，互联网系统体量大、业务复杂，通过微服务的方式对系统进行深入拆分是很自然的选择。

微服务通过简单连接简化技术实现，通过分散管理简化业务依赖，很好地平衡了技术复杂性和业务复杂性，在大型互联网公司已经遍地开花。

作者介绍

王庆友，前1号店首席架构师，先后就职于eBay、腾讯、1号店等公司，精通电商业务，擅长复杂系统业务建模和架构分析，同时在构建大规模的分布式系统方 面有丰富实践，尤其在大型系统的SOA改造方面有很深入的理论和实践。