关于运维:微服务拆分之道

简介：随着我的项目性能增多以及规模增大，单体架构的毛病也随之浮现，而微服务拆分即可解决这些问题。

作者：修治

微服务在最近几年大行其道，很多公司的研发人员都在思考微服务架构，同时，随着 Docker 容器技术和自动化运维等相干技术倒退，微服务变得更容易治理，这给了微服务架构良好的倒退机会。

在做微服务的路上，拆分服务是个很热的话题。咱们应该依照什么准则将现有的业务进行拆分？是否拆分得越细就越好？接下来一起谈谈服务拆分的策略和保持的准则。

在介绍如何拆分之前，咱们须要理解下拆分的目标是什么，这样才不会在后续的拆分过程中忘了最后的目标。

拆分的实质是为了将简单的问题简单化，那么咱们在单体架构阶段遇到了哪些复杂性问题呢？首先来回忆下当初为什么选用了单体架构，在电商我的项目刚启动的时候，咱们只心愿能尽快地将我的项目搭建起来，不便将产品更早的投放市场进行疾速验证。在开发初期，这种架构的确给开发和运维带来了很大的便捷，次要体现在：

• 开发简略间接，代码和我的项目集中式治理
• 排查问题时只须要排查这个利用就能够了，更有针对性
• 只须要保护一个工程，节俭保护零碎运行的人力老本

然而随着性能越来越多，开发团队的规模越来越大，单体架构的缺点缓缓体现进去，次要有以下几个方面。

在技术层面，数据库的连接数成为应用服务器扩容的瓶颈，因为连贯 MySQL 的客户端数量是有限度的。

除此之外，单体架构减少了研发的老本克制了研发效率的晋升。比方公司的垂直电商零碎团队会被按业务线拆分为不同的组。当如此多的小团队独特保护一套代码和一个零碎时，在配合的过程中就会呈现问题。不同的团队之间沟通少，如果一个团队须要一个发送短信的性能，那么有的研发同学会认为最快的形式不是询问其余团队是否有现成的而是本人写一套，然而这种想法是不适合的，会造成性能服务的反复开发。因为代码部署在一起，每个人都向同一个代码库提交代码，代码抵触无奈防止；同时性能之间耦合重大，可能你只是更改了很小的逻辑却导致其它性能不可用，从而在测试时须要对整体性能回归，缩短了交付工夫。模块之间相互依赖，一个小团队中的成员犯了一个谬误，就可能会影响到其它团队保护的服务，对于整体零碎稳定性影响很大。

最初，单体架构对于零碎的运维也会有很大的影响。设想一下，在我的项目初期你的代码可能只有几千行，构建一次只须要一分钟，那么你能够很麻利灵便地频繁上线变更修复问题。然而当你的零碎裁减到几十万行甚至上百万行代码的时候，一次构建的过程包含编译、单元测试、打包和上传到正式环境，破费的工夫可能达到十几分钟，并且任何小的批改，都须要构建整个我的项目，上线变更的过程十分不灵便。

而这些问题都能够通过微服务化拆分来解决。

为了不便你更好的了解这块，我这边附上一份表格（_内容起源：《继续演进的 Cloud Native：云原生架构下微服务最佳》一书_），能够更直观地帮忙你意识拆分的目标。

产品初期，应该以单体架构优先。因为面对一个新的畛域，对业务的了解很难在开始阶段就比拟清晰，往往是通过一段时间之后，能力逐渐稳固，如果拆分过早，导致边界拆分不合理或者拆的过细，反而会影响生产力。很多时候，从一个已有的单体架构中逐渐划分服务，要比一开始就构建微服务简略得多。同时公司的产品并没有被市场验证过，有可能会失败，所以这个投入的危险也会比拟高。

另外，在资源受限的状况下，采纳微服务架构很多劣势无奈体现，性能上的劣势反而会比拟显著。如下图所示。当业务复杂度达到肯定水平后，微服务架构耗费的老本才会体现劣势，并不是所有的场景都适宜采纳微服务架构，服务的划分应逐渐进行，继续演进。产品初期，业务复杂度不高的时候，应该尽量采纳单体架构。

随着公司的商业模式逐步失去验证，且产品取得了市场的认可，为了能放慢产品的迭代效率疾速占领市场，公司开始引进更多的开发同学，这时零碎的复杂度会变得越来越高，就呈现单体利用和团队规模之间呈现矛盾，研发效率不升反降。上图中的交叉点表明，业务曾经达到了肯定的复杂度，单体利用曾经无奈满足业务增长的需要，研发效率开始降落，而这时就是须要思考进行服务拆分的机会点。这个点须要架构师去衡量。笔者所在的公司，是当团队规模达到百人的时候，才思考进行服务化。

当咱们分明了什么时候进行拆分，就能够间接落地了吗？不是的，微服务拆分的落地还要提前准备好配套的基础设施，如服务形容、注册核心、服务框架、服务监控、服务追踪、服务治理等几大根本组件，以上每个组件缺一不可，每个组件开展又包含很多技术门槛，比方，容器技术、继续部署、DevOps 等相干概念，以及人才的储备和观点的变动，微服务不仅仅是技术的降级，更是开发方式、组织架构、开发观点的转变。

至此，何时进行微服务的拆分，整体总结如下：

1. 业务规模：业务模式失去市场的验证，须要进一步加快脚步疾速占领市场，这时业务的规模变得越来越大，按产品生命周期来划分（导入期、成长期、成熟期、衰退期）这时个别在成长期阶段。如果是导入期，尽量采纳单体架构。
2. 团队规模：个别是团队达到百人的时候。
3. 技术储备：畛域驱动设计、注册核心、配置核心、日志零碎、继续交付、监控零碎、分布式定时工作、CAP 实践、分布式调用链、API 网关等等。
4. 人才储备：精通微服务落地教训的架构师及相应开发同学。
5. 研发效率：研发效率大幅降落，具体问题加入下面拆分目标里提到的。

1. 繁多服务外部性能高内聚低耦合

也就是说每个服务只实现本人职责内的工作，对于不是本人职责的性能交给其它服务来实现。

2. 闭包准则（CCP）

微服务的闭包准则就是当咱们须要扭转一个微服务的时候，所有依赖都在这个微服务的组件内，不须要批改其余微服务。

3. 服务自治、接口隔离准则

尽量打消对其余服务的强依赖，这样能够升高沟通老本，晋升服务稳定性。服务通过规范的接口隔离，暗藏外部实现细节。这使得服务能够独立开发、测试、部署、运行，以服务为单位继续交付。

4. 继续演进准则

在服务拆分的初期，你其实很难确定服务到底要拆成什么样。从微服务这几个字来看，服务的粒度貌似应该足够小，然而服务多了也会带来问题，服务数量快速增长会带来架构复杂度急剧升高，开发、测试、运维等环节很难疾速适应，会导致故障率大幅减少，可用性升高，非必要状况，应逐渐划分，继续演进，防止服务数量的爆炸性增长，这等同于灰度公布的成果，先拿出几个不太重要的性能拆分出一个服务做试验，如果呈现故障，则能够缩小故障的影响范畴。

5. 拆分的过程尽量避免影响产品的日常性能迭代

也就是说要一边做产品性能迭代，一边实现服务化拆分。比方优先剥离比拟独立的边界服务（如短信服务等），从非核心的服务登程缩小拆分对现有业务的影响，也给团队一个练习、试错的机会。同时当两个服务存在依赖关系时优先拆分被依赖的服务。

6. 服务接口的定义要具备可扩展性

服务拆分之后，因为服务是以独立过程的形式部署，所以服务之间通信就不再是过程外部的办法调用而是跨过程的网络通信了。在这种通信模型下服务接口的定义要具备可扩展性，否则在服务变更时会造成意想不到的谬误。比方微服务的接口因为降级把之前的三个参数改成了四个，上线后导致调用方大量报错，举荐做法服务接口的参数类型最好是封装类，这样如果减少参数就不用变更接口的签名，而只须要在类中增加字段就能够了

7. 防止环形依赖与双向依赖

尽量不要有服务之间的环形依赖或双向依赖，起因是存在这种状况阐明咱们的性能边界没有化分分明或者有通用的性能没有下沉下来。

8. 阶段性合并

随着你对业务畛域了解的逐步深刻或者业务自身逻辑产生了比拟大的变动，亦或者之前的拆分没有思考的很分明，导致拆分后的服务边界变得越来越凌乱，这时就要从新梳理畛域边界，一直纠正拆分的合理性。

目前很多传统的单体利用再向微服务架构进行降级革新，如果拆分粒度太细会减少运维复杂度，粒度过大又起不到成果，那么革新过程中如何均衡拆分粒度呢？

弓箭原理

均衡拆分粒度能够从两方面进行衡量，一是业务倒退的复杂度，二是团队规模的人数。如上图，它就像弓箭一样，只有当业务复杂度和团队人数足够大的时候，射出的服务拆分粒度这把剑才会飞的更远，施展出最大的威力。

比如说电商的商品服务，当咱们把商品从大的单体里拆分进去的时候，就商品服务自身来讲逻辑并没有足够简单到 2~3 集体没法保护的境地，这时咱们没有必要持续将商品服务拆的更细，然而随着业务的倒退，商品的业务逻辑变的越来越简单，可能同时服务公司的多个平台，此时你会发现商品服务自身面临的问题跟单体架构阶段面临的问题根本一样，这个阶段就须要咱们将商品拆成更细粒度的服务，比方，库存服务、价格服务、类目服务、商品根底信息服务等等。

尽管业务复杂度曾经满足了，如果公司此时没有足够的人力（招聘不及时或员工异动比拟多），服务最好也不要拆分，拆分会因为人力的有余导致更多的问题，如研发效率大幅降落（一个开发负责与其不匹配数量的服务）。这里引申另外一个问题，一个微服务到底须要几个开发保护是比拟感性的？我援用下李云华老师在&＃8221;从零开始学架构“ 中的一段经典阐述，能够解决此问题。

三个火枪手准则

为什么说是三个人调配一个服务是比拟感性的？而不是 4 个，也不是 2 个呢？

首先，从零碎规模来讲，3 集体负责开发一个零碎，零碎的复杂度刚好达到每个人都能全面了解整个零碎，又可能进行分工的粒度；如果是 2 集体开发一个零碎，零碎的复杂度不够，开发人员可能感觉无奈体现本人的技术实力；如果是 4 个甚至更多人开发一个零碎，零碎复杂度又会无奈让开发人员对系统的细节都理解很深。

其次，从团队治理来说，3 集体能够造成一个稳固的备份，即便 1 集体休假或者调配到其余零碎，残余 2 集体还能够撑持；如果是 2 集体，抽调 1 个后残余的 1 集体压力很大；如果是 1 集体，这就是单点了，团队没有备份，某些状况下是很危险的，如果这个人休假了，零碎出问题了怎么办？

最初，从技术晋升的角度来讲，3 集体的技术小组既可能造成无效的探讨，又可能疾速达成一致意见；如果是 2 集体，可能会呈现相互保持本人的意见，或者 2 集体教训都有余导致设计缺点；如果是 1 集体，因为没有人跟他进行技术探讨，很可能陷入思维盲区导致重大问题；如果是 4 集体或者更多，可能有的参加的人员并没有认真参加，只是实现工作而已。

“三个火枪手”的准则次要利用于微服务设计和开发阶段，如果微服务通过一段时间倒退后曾经比较稳定，处于保护期了，毋庸太多的开发，那么均匀 1 集体保护 1 个微服务甚至几个微服务都能够。当然思考到人员备份问题，每个微服务最好都安顿 2 集体保护，每个人都能够保护多个微服务。

综上所诉，拆分粒度不是越细越好，粒度须要合乎弓箭原理及三个火枪手准则。

拆分策略能够按性能和非性能维度进行思考，性能维度次要是划分分明业务的边界，非性能维度次要思考六点包含扩展性、复用性、高性能、高可用、安全性、异构性。接下来具体介绍下。

性能维度

性能维度次要是划分分明业务边界，采纳的次要设计办法能够利用 DDD（对于 DDD 的理论知识能够参考网上其它材料），DDD 的策略设计会建设畛域模型，能够通过畛域模型领导微服务的拆分，次要分四步进行：

• 第一步，找出畛域实体和值对象等畛域对象。
• 第二步，找出聚合根，依据实体、值对象与聚合根的依赖关系，建设聚合。
• 第三步，依据业务及语义边界等因素，定义限界上下文。
• 第四步，每一个限界上下文能够拆分为一个对应的微服务，但也要思考一些非性能因素。

以电商的场景为例，交易链路划分的限界上下文如下图左半局部，依据一个限界上下文能够设计一个微服务，拆解进去的微服务如下图右侧局部。

非性能维度

当咱们依照性能维度进行拆分后，并不是就高枕无忧了，大部分场景下，咱们还须要退出其它维度进一步拆分，能力最终解决单体架构带来的问题。

• 扩展性：辨别零碎中变与不变的局部，不变的局部个别是成熟的、通用的服务性能，变的局部个别是改变比拟多、满足业务迭代扩展性须要的性能，咱们能够将不变的局部拆分进去，作为共用的服务，将变的局部独立进去满足个性化扩大须要。同时依据二八准则，零碎中常常变动的局部大概只占 20%，而剩下的 80% 根本不变或极少变动，这样的拆分也解决了公布频率过多而影响成熟服务稳定性的问题。

• 复用性：不同的业务里或服务里常常会呈现反复的性能，比方每个服务都有鉴权、限流、平安及日志监控等性能，能够将这些通过的性能拆分进去造成独立的服务，也就是微服务外面的 API 网关。在如，对于滴滴业务，有慢车和逆风车业务，其中都波及到了订单领取的性能，那么就能够将订单领取独立进去，作为通用服务服务好下层业务。如下图：

• 高性能：将性能要求高或者性能压力大的模块拆分进去，防止性能压力大的服务影响其它服务。常见的拆分形式和具体的性能瓶颈无关，例如电商的抢购，性能压力最大的是入口的排队性能，能够将排队性能独立为一个服务。同时，咱们也能够基于读写拆散来拆分，比方电商的商品信息，在 App 端次要是商详有大量的读取操作，然而写入端商家核心访问量确很少。 因而能够对流量较大或较为外围的服务做读写拆散，拆分为两个服务公布，一个负责读，另外一个负责写。还有数据一致性是另一个基于性能维度拆分须要思考的点，对于强统一的数据，属于强耦合，尽量放在同一个服务中（然而有时会因为各种起因须要进行拆分，那就须要有响应的机制进行保障），弱一致性通常能够拆分为不同的服务。

• 高可用：将可靠性要求高的外围服务和可靠性要求低的非核心服务拆分开来，而后重点保障外围服务的高可用。具体拆分的时候，外围服务能够是一个也能够是多个，只有最终的服务数量满足“三个火枪手”的准则就能够。比方针对商家服务，能够拆分一个外围服务一个非核心服务，外围服务供交易服务拜访，非核心提供给商家核心拜访。

• 安全性：不同的服务可能对信息安全有不同的要求，因而把须要高度平安的服务拆分进去，进行区别部署，比方设置特定的 DMZ 区域对服务进行分区部署，能够更有针对性地满足信息安全的要求，也能够升高对防火墙等安全设备吞吐量、并发性等方面的要求，降低成本，提高效率。

• 异构性：对于对开发语言品种有要求的业务场景，能够用不同的语言将其性能独立进去实现一个独立服务。

以上几种拆分形式不是多选一，而是能够依据理论状况自在排列组合。同时拆分不仅仅是架构上的调整，也意味着要在组织构造上做出相应的适应性优化，以确保拆分后的服务由绝对独立的团队负责保护。

古希腊哲学家赫拉克利特已经说过：“人不能两次踏进同一条河流。”随着工夫的流逝，任何事物的状态都会发生变化。线上零碎同样如此，即便一个零碎在不同时刻的情况也绝不会截然不同。当初拆分进去的服务粒度兴许适合，但谁能保障这个粒度可能始终正确呢。

服务都拆了为什么还要合，就是要一直适应新的业务倒退阶段，我这里做个类比看你是否清晰，拆相当于咱们开发代码，合相当于重构代码，为什么要重构呢，置信你必定晓得。微服务的合也是一样的情理，随着咱们对应用程序畛域的理解越来越深，它们可能会随着工夫的推移而变动。例如，你可能会发现因为过多的过程间通信而导致特定的合成效率低下，导致你必须把一些服务组合在一起。

同时因为人员和服务数量的不匹配，导致的保护成本增加，也是导致服务合并的一个重要起因。例如，往年疫情的影响导致很多企业开始大量裁员，人员散失然而服务的数量确没有变，造成服务数量和人员的不均衡，一个开发同学同时要保护至多 5 个服务的开发，效率大幅降落。

那么如果微服务数量过多和资源不匹配，则能够思考合并多个微服务到服务包，部署到一台服务器，这样能够节俭服务运行时的根底资源耗费也升高了保护老本。须要留神的是，尽管服务包是运行在一个过程中，然而服务包内的服务仍然要满足微服务定义，以便在将来某一天要从新拆开的时候能够很快就拆散。服务合并到服务包示意图如下：

1. 不打无筹备之仗

开发团队是否具备足够的教训，是否驾驭微服务的技术栈，可能是第一个须要思考的点。这里并不是要求团队必须具备欠缺的教训能力启动服务拆分，如果团队中有这方面的专家诚然是最好的。如果没有，那可能就须要当时进行充沛的技术论证和预演，至多不打无筹备之仗。防止哪个简略就先拆哪个，哪个新业务要上了，先起一个服务再说。否则可能在一些分布式常见的问题上会踩坑，比方服务器资源不够、运维艰难、服务之间调用凌乱、调用重试、超时机制、分布式事务等等。

2. 一直纠正

咱们须要抵赖咱们的认知是无限的，只能基于目前的业务状态和无限的对将来的预测来制订出一个绝对适合的拆分计划，而不是所谓的最优计划，任何计划都只能保障在当下提供了绝对适合的粒度和划分准则，要时刻做好在将来的末一个时刻会变得不和时宜、须要再次调整的筹备。因而随着业务的演进，须要咱们从新扫视服务的划分是否正当，如服务拆的太细，导致人员效率反而降落，故障的概率也大大增加，则须要从新划分好畛域边界。

3. 要做口头派，而不是实践派

在具体怎么拆分上，也不要太纠结于是否适合，不入手怎么晓得合不适合呢？如果拆了之后发现真的不适合，在从新调整就好了。你可能会说，从新调整老本比拟高。但实际上这个问题的实质是有没有针对服务化架构搭建起一套实现的能力体系，比方服务治理平台、数据迁徙工具、数据双写等等，如果有的话，从新调整的老本是不会太高的。

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