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首先，我們得有一個“服務”。根據(jù)定義，我們可以把每個服務實例都視作一個黑盒。這個盒子有著明確的輸入點和輸出點，并且(理想情況下)僅通過這些輸入和輸出點和外界產(chǎn)生關聯(lián)。每個服務實例會擁有專屬的網(wǎng)絡地址、獨立的計算資源，并且獨立部署?？蛻舳送ㄟ^訪問服務實例的地址來調(diào)用服務 API。不同服務也可以相互調(diào)用。
配置管理器：統(tǒng)一管理配置
在微服務體系中，每個服務都獨立部署和運行，團隊可以根據(jù)需要自行選擇增加和減少計算資源。一個服務可能會跑多個實例，每個服務實例都會需要做配置。為了方便統(tǒng)一調(diào)整配置，我們可以把配置中心化，每個服務實例都去找配置管理器(Configuration Manager)拿配置。當配置更新的時候，我們也可以讓服務實例再去拿新的配置。
服務名冊：解耦主機地址
這也引出了一個問題：網(wǎng)絡地址(比如 IP)很容易因為擴容、維護而變動，調(diào)用者難以實時獲知可用的地址。
鑒于此，我們可以把網(wǎng)絡地址抽象成不容易變動的概念，比如給每個服務一個固定的名字?；ヂ?lián)網(wǎng)使用 DNS 來解決這個問題，對應到微服務基建里面就是服務名冊(Service Registry)。
每個服務實例在運行期間，都會以心跳的形式向服務名冊發(fā)送注冊信息，包括服務的 ID 、訪問地址以及健康狀況。這樣，需要訪問服務的時候，客戶端就可以先問服務名冊拿可用的實例地址，然后再訪問實例來調(diào)用服務。除了更好地定位實例地址，服務名冊還可以在某些實例下線、維護或升級的時候把其臨時從名冊中去掉，讓服務不斷線。
服務之間的調(diào)用也是如此，先找名冊拿網(wǎng)絡地址，再進行調(diào)用。
API 網(wǎng)關：入口和路由
找名冊要地址，然后調(diào)用服務 API，這些是每個客戶端都會去做的瑣事，我們完全可以把這些事情抽象、集中，把服務的 API 整合到一個大的中心點，然后把要地址和調(diào)用服務 API 這樣的細節(jié)封裝起來，所有客戶端都只跟這個中心點對話，不再直接訪問單個服務。
從結(jié)構上看，這個中心點把整個架構劃分成了內(nèi)外兩部分，內(nèi)部是所有的服務，客戶端則在外部，中心點站在中間。它作為內(nèi)外的唯一通道，被順理成章地命名作“API 網(wǎng)關”(API Gateway)，有時候也被稱做“邊緣服務”(Edge Service)。
API 網(wǎng)關作為唯一出入口，又占據(jù)了最前沿的有利位置，所以有時還會承載別的公共功能，比如我們馬上會提到的鑒權。
鑒權服務：身份和權限問題
順著這個架構繼續(xù)開發(fā)，我們會遇到新的問題：不方便的鑒權。
鑒權(Auth)包括了兩個部分：身份認證(Authentication)和權限驗證(Authorization)。身份認證關心的是“你是誰”，權限驗證關心的是“你能不能做某件事”。
身份和權限都是高度中心化的概念。
對于一個系統(tǒng)來說，用戶的身份必須是統(tǒng)一的。不能說這個用戶在做這個事情的時候是張三，做那個事情的時候是李四。此外，用戶的認證狀態(tài)也應該是統(tǒng)一的。不能說用戶訪問這個服務的時候是已登錄認證，訪問另一個服務時又是未登錄狀態(tài)。所以，只能有一個身份認證方。
權限稍微復雜一點。和身份不同，權限通常分成兩種類別：功能權限和數(shù)據(jù)權限。這樣的劃分對應了現(xiàn)實世界中常見的權限模式：你的角色決定了你的職能，而職能范圍通常由附加條件來限制。比如，你是一個法官，對案件有裁決權，但是你是 A 區(qū)的法官，只能判 A 區(qū)的案子。再比如，某個快餐門店的經(jīng)理有權看員工的詳細資料，但是只能看自己門店的員工資料。
兩種權限都由全局的規(guī)則來確定，而不掌握在執(zhí)行部門。比如，誰來判案，取決于法律，而不取決于法院。誰能查看誰的資料，也不由資料保管部門決定，而由規(guī)章制度決定。
在現(xiàn)實的情況中，組織可能會有專門的審核部門來驗證權限，但對那些不是特別敏感的權限，企業(yè)會讓各個部門自行驗證。不過不管誰來執(zhí)行驗證，都必須拿著同一份規(guī)章制度，不能各說各話。這份制度必須由中心機構來統(tǒng)一制定、維護。也就是說，權限的管理也應該中心化。
明確鑒權中心化之后，我們就可以開發(fā)一個公用的鑒權服務，執(zhí)行身份認證和權限驗證。下一個問題是：誰來發(fā)起鑒權?
所有服務的調(diào)用都要求調(diào)用者明確自己的身份，所以自然身份認證越靠前越好。作為出入口的 API 網(wǎng)關自然是發(fā)起身份認證的不二之選。權限驗證則稍微復雜，完全值得另起一文詳述。此處我們暫時假定權限驗證也由 API 網(wǎng)關來發(fā)起。
消息中介：異步和通知
開發(fā)繼續(xù)進行，一切風平浪靜，技術上暫時沒有什么問題。不過，業(yè)務上有一個問題需要解決。
比如，我們做一個在線商城，要求在訂單成功創(chuàng)建的一刻，倉庫就要啟動備貨和發(fā)貨的流程。問題是，訂單和倉儲是兩個服務，不同團隊在負責，而且從關注點來說，訂單服務并不關心倉儲相關的問題，所以訂單服務不可能在創(chuàng)建訂單的時候去主動通知倉儲服務。倉儲服務只能定時輪詢訂單服務，看看有沒有新的訂單。這不僅麻煩，而且實時性不夠。
仔細想想，我們會發(fā)現(xiàn)這種需求很常見，信息的產(chǎn)生者并不知道(也不關心)誰會對信息產(chǎn)生興趣。比如我們可能會有一個監(jiān)控服務需要實時展示產(chǎn)品銷量，有一個 BI 服務需要獲取客戶購買產(chǎn)品的信息來做分析，等等。既然這是一個常見需求，我們不妨把它模式化，形成一個機制：信息產(chǎn)生者把通知發(fā)出來，收到通知的人再確定是否需要采取行動。
這就意味著我們需要再引入一個中心化的公共服務：消息中介(Message Broker)。當某個事件發(fā)生的時候(比如用戶激活成功、訂單創(chuàng)建成功)，服務可以朝消息隊列發(fā)一條消息。而其他服務可以訂閱這些消息，并針對這些消息做出反應。
比如，倉儲服務可以訂閱訂單創(chuàng)建成功的消息。這樣，訂單成功創(chuàng)建后，訂單服務將這個消息發(fā)到消息中介，消息中介通知倉儲服務，倉儲服務一看，就問訂單服務要新的訂單信息，***，啟動出庫流程。
消息中介除了能廣播事件之外，還能做異步調(diào)用。把同步的調(diào)用轉(zhuǎn)化成異步的回調(diào)。針對調(diào)用時間長和不要求實時結(jié)果的調(diào)用，可以增加性能，提升體驗。
前置后端：優(yōu)化前端開發(fā)
走到這里，其實體系已經(jīng)比較完備?，F(xiàn)在的問題是，如何讓微服務基建結(jié)構和研發(fā)團隊常見的結(jié)構更好地對應起來。這要求我們從康威定律的角度來看待整個基建的設計。
在圍繞用戶和價值的軟件研發(fā)流程中，我們常用用戶歷程和用戶故事來捕捉和跟蹤價值的實現(xiàn)。一個用戶故事通常會包含一個有明確邊界、明確驗收標準和明確價值的業(yè)務步驟。
問題在于，支撐一個故事有前后兩端的研發(fā)工作，二者是不同步的。前端由業(yè)務流程和設計來驅(qū)動，希望按順序產(chǎn)出;后端則由業(yè)務資源和建模來驅(qū)動，希望按模塊來產(chǎn)出。
比如說，前端常常會因為設計的原因調(diào)整自己需要的字段，而后端從建模的角度并沒有這個需要，也沒有動力頻繁地去跟隨前端的調(diào)整，使得前端不得不在不穩(wěn)定的網(wǎng)絡條件下傳輸多余的信息，占用了寶貴的網(wǎng)絡帶寬。
此外，前端呈現(xiàn)某個業(yè)務步驟的時候，有兩種信息不屬于當前必備信息，但常常需要和必要信息一起展示。一種是狀態(tài)信息，比如當前的登錄狀態(tài)和用戶名，短消息的數(shù)量等等。一種是垂直相關的信息，比如在展示文章的時候順便展示一下相關的文章。
這就要求前端在調(diào)用主服務的同時還要再調(diào)用多個不同的服務。且不說這些服務有可能會有調(diào)用超時、出錯的可能，僅僅是多出來一堆異步請求，就已經(jīng)足夠讓前端效率降低一大截了。
在微服務體系下，這些問題更加嚴重，因為現(xiàn)在不僅僅是前后端的差別，不同服務還由不同團隊負責。這些團隊的訴求和日程不一，很難做到前端所需要的快速響應。
這些問題和麻煩可能會催生一個“緩沖帶”，比如后端出專人來負責對接前端的需要，或者前端派駐一個人到后端來談需求。按康威定律，這種溝通體系，久而久之，很容易以軟件的形式沉淀下來，形成一個專屬的中間層。
要調(diào)和前后端的不同步是不可能的，而這種中間層是自然催生的解決方案，可以保留。新的問題是，它的職責是什么?應該把它放在哪?應該由誰來維護?
分析下來，其責任有二。***是解耦前后端的工作，降低相互的影響。前端需要的東西可以寫在中間層里，讓它頻繁變化也沒有關系。后端如果還沒有準備好，前端也可以在這一層模擬假的數(shù)據(jù)，不至于被阻塞。第二則是提升前端的運行效率。前端可以把所需要的多個服務的東西統(tǒng)一匯總，一次拿完，免得發(fā)多個請求。
放置的位置則在 API 網(wǎng)關之內(nèi)，讓它可以享有 API 網(wǎng)關所帶來的好處和保護。
***是維護問題。按照“誰主張，誰舉證”的原則，既然有了這個中間層，好處讓前端得了，那么，理論上應該由前端來維護。
這樣，一個主要為前端服務的中間層就定義好了。不同類型的前端(桌面、移動)可能會有不同的需要，為了避免中間層的碎片化，我們可以讓各個中間層都特定的前端類型緊密耦合，比如桌面專用、移動專用。如此，每個中間層都像是某類型前端的專享后端，所以“前置后端”(Backend-for-Frontend，簡稱 BFF)也因此得名。
回路熔斷器：提高容錯度
現(xiàn)在，調(diào)試也方便了，我們又繼續(xù)開發(fā)。一開始沒有什么問題，但部署到預生產(chǎn)環(huán)境的時候，又一個問題出現(xiàn)了：整個體系的容錯度很低。一個小錯誤容易被層層傳遞和放大，導致整個體系的崩潰。
我們都知道，編程最麻煩的就是遠程調(diào)用。本地調(diào)用大部分時候結(jié)果是“成功”或“失敗”，但遠程調(diào)用則很可能是“無響應”。“無響應”有可能是正常的，對方可能稍后會給你結(jié)果，也可能是因為對方已經(jīng)死了，沒法給你響應。最壞的結(jié)果，就是門口擠滿了人，大家都在等你給結(jié)果，而你也在等別人給結(jié)果，資源全部占用來等，什么也做不了。
不過，遠程調(diào)用是無法避免的。在微服務體系中，這個問題被進一步放大。這是因為微服務的模塊化以服務為單位，而每個服務獨立部署和運維，使得服務之間的調(diào)用成了家常便飯。
在這種嚴峻的情況下，我們必須從架構上盡量提高整個服務體系的容錯度，讓個別服務的問題不至于影響到全局。
具體的做法，則是給遠程調(diào)用加一個熔斷閾值檢查，當調(diào)用超時次數(shù)超過閾值時，就不再調(diào)用，直接返回錯誤。過一段時間之后，再把閾值恢復，嘗試繼續(xù)調(diào)用，重復前面的過程。這個機制就是回路熔斷，而這個工具則是回路熔斷器(Circuit Breaker)。
除了隔離已經(jīng)出錯的服務實例，熔斷器還有一個重要的功能是提供備用方案。雖然我們把所有業(yè)務都拆成了服務，但服務有高低貴賤之分。有一些服務屬于關鍵服務，一旦出問題，則整個流程無法繼續(xù)，有一些則屬于分支服務，即便錯了，也不會影響大局。
比如說，購買商品的時候，常常會根據(jù)用戶的習慣和當前正在購買的東西做一些推薦。負責推薦的服務出問題的話，大不了就不推薦了，不應該影響用戶正常的購買流程。同理，如果是在線點餐的地址定位服務出問題了，我們也應該允許用戶手動選擇餐廳進行點餐——體驗雖然不佳，但至少正常的流程仍然可以走完?；谶@個考慮，熔斷器應該為非必要的服務調(diào)用提供備用方案，盡量保證核心流程的順暢。
有了回路熔斷器，遠程調(diào)用出錯的問題就從一定程度上緩解了。結(jié)合回路熔斷器和對熔斷閾值變化的監(jiān)控，開發(fā)者可以更容易地發(fā)現(xiàn)問題，并及時采取行動。
負載均衡器：提升服務彈性
要正式上線，我們還必須做好負載均衡(Load Balancing，下簡稱 LB)，提升整個服務的彈性。要做負載均衡，從理論上有兩種方式：
- 客戶端負載均衡(Client-Side LB)：由客戶端來決定如何分散請求。
- 中間方負載均衡(Mid-Tier LB)：由 DNS、網(wǎng)關等中間方來決定如何分散請求。
現(xiàn)在，服務名冊中已經(jīng)有了服務及其對應的實例地址列表，所以客戶端的負載均衡最簡便的方式就是把地址拉下來，然后依次或者隨機選擇可用的地址。中間方的負載均衡則選擇面較多，從最外層的 DNS 到網(wǎng)關都可以不同程度地去按需要去做。
擴展基建
現(xiàn)在，微服務基建基本完成了。如果有需要，我們可以對這個基建進行擴展。在做擴展時，架構師應該注意區(qū)分哪些東西應該中心化，哪些東西應該由服務自行決定。 比如說，在本文提到的基建之中，(幾乎是)強制完全中心化的模塊有：
- 配置管理
- 服務名冊
- 消息隊列
其中，配置管理和服務名冊是所有服務都需要的基礎設施，必然需要統(tǒng)一。消息隊列和日志收集都是為了跨服務的操作和追蹤，也必須中心化。
半中心化的模塊則有：
- 路由
- 鑒權
路由和鑒權都必須統(tǒng)一，我們前面討論過。不過，微服務可能會向外界暴露“自用”和“客用”等多套公共 API(比如快遞公司內(nèi)部使用的物流 API 和開放給第三方使用的物流 API)，所以可能會有兩個 API 網(wǎng)關，對應會有兩套 API 目錄和兩套鑒權體系，所以，它們是“半中心化”。
這些都是中心化、半中心化的選擇范例。每一次中心化的選擇都可能會讓整個架構變得死板，失去靈活性，所以，我們在設計和擴展基建的時候應該特別注意這個問題。
除了中心化的選擇之外，架構發(fā)展的另一個關注點，是讓業(yè)務保持“黑盒”。
我們把每個服務之間的關聯(lián)抽取了出來，也把權限的定義和驗證抽取了出來，每個服務變得簡單而純粹，成了“純業(yè)務式服務”，等同于一個僅包含了業(yè)務規(guī)則的黑盒。這樣，不管服務和模塊再多，也沒有影響。業(yè)務的重用性也很高。
總而言之，搭建好了微服務的必要設施之后，剩下的就要根據(jù)實際情況和項目經(jīng)驗來繼續(xù)調(diào)整了。比如，我們可能會選擇把很多功能合并到一層，以避免過度分層所帶來的不必要的性能損失，或者對整個基建進行一些細節(jié)微調(diào)。只要把控好“中心-自理”和“業(yè)務-非業(yè)務”之間的關系，這個基礎設施就能健康地發(fā)展。
微服務基建總結(jié)
總結(jié)此文，微服務的基建應該包括如下一些組件(按請求流中的出場順序)：
- 配置管理：配置集中管理。
- API 網(wǎng)關：對外的 API 總目錄;API 依賴關系;發(fā)起鑒權。
- 服務名冊：服務的注冊和發(fā)現(xiàn)。
- 鑒權服務：提供鑒權服務：認證身份，驗證功能權限。
- 前置后端：按前端的需求拆解請求、調(diào)用服務，并匯總、轉(zhuǎn)換結(jié)果。
- 消息中介：全局通知機制;異步調(diào)用機制。
- 回路熔斷：隔離出問題的服務并等待其恢復;提供備用方案。
- 負載均衡：避免服務過載。
需要說明的是，這些組件的組合形式，具體拆分形式，是否需要，都需要結(jié)合實際項目和團隊的情況來調(diào)整。本文權作拋磚引玉，請讀者知悉。
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