來源：青云QingCloud

　　作者：周小四 青云QingCloud 應用及容器平臺研發(fā)總監(jiān)、于爽 KubeSphere容器平臺產品經理

　　編者按：容器和容器編排系統(tǒng)僅僅是部署和運行的基礎平臺，開發(fā)人員需要關注更多的是部署在平臺上的應用。容器時代，應用架構發(fā)生了巨大變化，如果要讓應用在容器平臺上發(fā)揮其最大的功效，我們就必須走上微服務道路。然而，容器落地的過程中路多坑更多，微服務進階之路需要更多經驗之談。

　　微服務架構相對于單體架構有很大的變化，也產生了一些新的設計模式，比如 sidecar，如何開發(fā)一個微服務應用是一件有很大挑戰(zhàn)性的事情，我們經常會聽到有人討論如何劃分微服務，多細的顆粒度才是微服務等問題。初學者經常會處于一個“忐忑不安”的狀態(tài)，所以我們急需要知道如何才能走上正確的微服務道路，或者需要一些最佳實踐指導我們如何設計、開發(fā)一個微服務應用。

　　不驕不躁不跟風 知己知彼方可百戰(zhàn)不殆

　　雖然現在已經進入到一個不談微服務就落伍的時代，但作為 IT 從業(yè)者，我們一定要站在切身利益出發(fā)，多思考幾個“為什么”，不要急于跟風。原因很簡單，不管外面如何風吹雨打，只要你的房子足夠結實、安全、舒服，那一般情況下就不需要拆除重建，所以在決定繼續(xù)沿用單體架構還是轉向微服務架構之前，我們一定要做兩件事情：

　　第一件事，從外部了解兩種架構各自的優(yōu)劣：

　　可以看到，單體應用并不是一無是處。

　　第二件事，審視我們自己的業(yè)務：

　　上述單體架構列出的一些問題是否已經嚴重影響了我們的業(yè)務?

　　企業(yè)新的業(yè)務系統(tǒng)是否要滿足快速迭代、彈性等需求?

　　團隊內是否有 DevOps 氛圍?

　　企業(yè)內是否有足夠的動力和技術儲備去接觸新的技術?

　　了解了單體應用和微服務應用的優(yōu)劣特點，分析了企業(yè)自身的業(yè)務訴求和實際情況，最終還是決定轉型微服務架構，那么我們也要清楚這不是一朝一夕的事情，需要分階段逐步推進。

　　蒙眼狂奔不可取 循序漸進方可順利進階

　　第一階段試煉—— 開發(fā)新應用

　　對于初次接觸微服務的企業(yè)，選擇新應用入手是正確的方式。

　　第一步可以選擇 web-scale、無狀態(tài)類型的新應用上手，比如基于 nginx 的網站、文檔等，這類應用非常簡單且容易實現，而且能體驗到微服務在容器平臺上的各種功能。有了一定的經驗之后，第二步就可以開發(fā)有狀態(tài)類型的新應用，有狀態(tài)服務的最大挑戰(zhàn)就是數據管理。敲重點，跟以往單體應用的共享數據庫不同，微服務應用中的每一個服務“獨享”自己的數據庫，服務之間需要通過 API、事件或消息傳遞的方式來相互訪問對方的數據，而不是通過直接訪問對方數據庫的方式。

　　換句話說，理想中的微服務是封裝自己的數據，通過API暴露數據出去，從而避免數據耦合，這樣每個微服務的數據格式發(fā)生變化也不影響其它微服務的數據調用。開發(fā)過和升級過大型企業(yè)單體應用的人對此會深有體會，一旦有人改變了數據庫 schema，整個應用都有可能啟動不起來，團隊開發(fā)效率會大大降低。

　　微服務架構并不盡善盡美，適合自己的方案才是王道。

　　不難理解，微服務數據是犧牲強一致性而通過最終一致性的方式來管理，這對數據的劃分帶來很大難度，比如不能再用 join 的方式訪問不同服務之間的數據表，實際當中也比較難做到或者做起來很麻煩，現在也沒有成熟且好用的庫或框架提供微服務的數據管理，而且某些應用確實需要強一致性。而此時，我們不能通盤否定此類應用微服務化的可行性，應該適當折中或“妥協(xié)”，采用 miniservice。

　　Miniservice 在開發(fā)與部署的獨立性和敏捷性方面類似于微服務(microservice)，但沒有微服務那么強的約束。通常情況下，一個 miniservcie 可以提供多個功能，這些功能之間可以共享數據庫。這個時候千萬不要害怕混合架構，不要害怕自己的微服務應用是否“正統(tǒng)”，“think big，start small，move fast“才是我們應該遵循的哲學。因此，一個企業(yè)應用里既有 microservice 也有 miniservice，甚至有單體部分(可以稱之為 macroservice)都是可以接受的。

　　以一個電商平臺舉例，在整個場景里面，業(yè)務開發(fā)人員面對的主要壓力來自前端頻繁的變動，因為要應對頻繁的促銷、推廣、降價等活動，所以面對消費者最前端的業(yè)務需要快速迭代。消費者會不停的瀏覽商品，最終產生交易的請求數量要遠低于獲取商品信息的請求數量，因此將前端業(yè)務無狀態(tài)化，進行微服務拆分、解耦，便可以快速應對市場變化，靈活做出改變。

　　那是不是把整個平臺都做到微服務級別會變得更好?答案是“不確定”，因為當微服務量級到達一定程度，由此產生的管理和運維壓力是指數級增長的。而實際上，對于有些業(yè)務來講也沒有必要微服務化，比如很多電商平臺都有 2B 的業(yè)務，其業(yè)務變化的頻度和壓力沒有 2C 那么大，那以 macroservices 或者 miniservices 的方式去交付也是可以的。開發(fā)人員應該分析在整個應用架構體系中，哪些適合微服務化，哪些亟需微服務化。

　　實踐出真知

　　在上面的電商案例中，我們提到了服務無狀態(tài)化，之所以期望服務無狀態(tài)化，是因為無狀態(tài)應用可以做到快速的擴縮容，可以應對井噴流量，可以最大效率的利用計算資源。我們經常聽到，以無狀態(tài)為榮，以有狀態(tài)為恥，說的就是對于一個服務要盡量無狀態(tài)化它，比如用戶 session 管理，以前我們在業(yè)務邏輯模塊進行管理，導致這些模塊不能按照無狀態(tài)方式任意伸縮。我們可以把這些 session 的管理抽取出來放到一個高可用或分布式的緩存中管理，業(yè)務模塊通過調用API的方式去獲取 session，這樣就實現了這些模塊的無狀態(tài)化。

　　但這并不意味著所有服務都做到無狀態(tài)才是最好的，開發(fā)者要細細思考自己的業(yè)務模型并進行服務拆分，不要為了無狀態(tài)而無狀態(tài)，因為總是會存在有狀態(tài)服務的。

　　第二階段進階—— 改造遺留應用

　　如果我們經過認真思考后仍決定對遺留應用進行微服務化，比如需要新增功能、快速迭代現有功能等，那么最好遵循一些最佳實踐經驗。顯然，另起爐灶開發(fā)一套新的系統(tǒng)不太現實，失敗的概率非常高。

　　第一點注意：新增功能點不能再在原有單體應用基礎上開發(fā)，而是需要按照微服務方式開發(fā)，但由于這個微服務是隸屬于原來單體應用的一部分功能，所以通常情況需要訪問單體應用的數據，這個時候需要通過API的方式訪問，以防止二者之間發(fā)生緊耦合。對于單體部分來說，無論是采用 Facade，還是 Adapter 或 Translator 模式提供 API，都是為新增的微服務模塊提供松耦合的訪問方式。

　　第二點注意：對于已有的單體部分也可以逐步微服務化，可選擇經常變化、需要快速迭代滿足用戶需求的部分著手進行改造。經過幾輪改造后要么整體替換掉原單體應用，要么剩下的是穩(wěn)定不變的單體部分，周圍就都是改造過的微服務混合架構了。

　　第三階段收放自如——Service Mesh

　　Service mesh 是微服務架構的一部分，它本質上是一個分布式計算中間件，通過攔截流量和安置策略來管理和優(yōu)化服務之間的通信，使得服務變得更加健壯和安全。通常會提供微服務之間認證、鑒權、加密、服務發(fā)現、請求路由、負載均衡、服務自愈等功能。

　　部署微服務應用，service mesh 是必不可少的部分。這是因為微服務應用是一個分布式的應用，因此相對于單體應用來說在穩(wěn)定性、可管理性等方面都有很大難度，需要有 service mesh來管理幫助服務變得更加健壯和安全。

　　因此，Service mesh 選型也是比較重要的，經常聽到有人糾結是選擇 Istio 還是 Spring Cloud 等。我們認為 Istio 是 service mesh 的發(fā)展方向，從架構來說，它解耦了控制平面和數據平面，使得開發(fā)者可以專注于應用業(yè)務邏輯的開發(fā)，而復雜的分布式應用服務之間的通信交給 service mesh 來控制。Spring Cloud 在架構設計理念上是落后的，試想一下，開發(fā)者在開發(fā)微服務的時候還要思考如何在代碼中實現熔斷、灰度發(fā)布、負載均衡等問題，負擔是非常重的。更重要的是 Spring Cloud 類型的 service mesh 只支持 Java 語言，完全違背微服務可以任選語言開發(fā)的主張，而且有 vendor lock-in 嫌疑。

　　Istio 身上鮮明的標簽很多：天然適合 Kubernetes 平臺，不侵入代碼，無語言綁定，但不得不承認，Istio 還在發(fā)展過程當中，目前也有一些問題亟待解決：

　　性能依然不夠理想。基于 Istio 實現的微服務，由于虛擬化、轉發(fā)等因素造成的性能損耗依然過大，不過積極的方面是我們看到一方面這是社區(qū)持續(xù)改進的重點，另一方面我們看到大家在做一些有效的嘗試，比如通過 cilium 做 service mesh 的 proxy，提升性能;

　　門檻高。Istio 雖然控制面做的很優(yōu)秀，但上手成本依然很高，很多企業(yè)用戶還處在容器化改造階段，以一種復雜面貌去呈現是很難很快融入企業(yè) IT 架構中的;

　　落地實踐少。雖然社區(qū)火熱，被談論的熱度很高，但企業(yè)用戶或者在觀望，或者在嘗試，我們能看到的是有技術實力的互聯網公司將 Istio 中的某個組件拆解出來，或改造、或接入他們現有微服務治理平臺，但這又會造成一種和社區(qū)主分支不一致的問題，為將來能否和社區(qū)保持一致帶來些許擔心，是否會走上廠商綁定的老路還需要觀察。值得一提的是，在2018年上海 KubeCon 大會上，Google 的開發(fā)者講述了在美國三家公司成功將 Istio 用于生產的案例，相信類似的事情會發(fā)生的越來越多，也期待今年上海的 KubeCon 能看到更多來自 Istio 的分享。

　　雖然 Istio 存在上述問題，但我們更應看到其社區(qū)正在飛速增長，就好比一兩年前 k8s、docker swarm 和 Mesos 之爭一樣，那個時候 k8s 強大的生態(tài)活躍度為它最終勝利打下了良好的基礎，我們認為 Istio 就是在 service mesh 領域的 k8s，未來很有可能會贏得這個領域的主導地位。當一個應用的微服務越來越多的時候，service mesh 變得非常重要，而且目光看得更遠一些，隨著 FaaS 步入業(yè)務開發(fā)者的視野，大家越來越享受這種便捷、靈活的開發(fā)方式，這意味著以服務視角的開發(fā)模式會越來越流行，因此 service mesh 框架會變得越來越重要。

　　綜上所述，通過 Istio 構建微服務治理屏幕，學習曲線起點比較高，運維也非常麻煩，運維人員關注的是功能的輸出，比如熔斷、限流、灰度發(fā)布等，但 Istio 要求他們先要部署組件，編輯 yaml，了解各種抽象的參數，這就好比在看 3D 電影前，讓觀眾自己先要組裝 3D 眼鏡一樣。因此，微服務進階之路道阻且長，企業(yè)需要一個平臺級商業(yè)產品，可以從業(yè)務視角來管理微服務的可視化工具或者平臺，降低用戶的學習和運維成本，提高用戶的業(yè)務價值輸出能力，幫助用戶重塑數字化時代核心競爭力。

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