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《微服务架构设计模式》读书笔记 | 第2章 服务的拆分策略

多氯环己烷 2023-03-28 原文


前言

这是一本关于微服务架构设计方面的书,这是本人阅读的学习笔记。首先对一些符号做些说明:

()为补充,一般是书本里的内容;
[]符号为笔者笔注;


1. 微服务架构到底是什么

1.1 软件架构的4+1视图

1.2 应用程序的两个层面需求

  • 功能性需求;
  • 非功能性需求,又称质量属性需求。(包括可扩展性、可靠性、可维护性、可测试性与可部署性等)[这点是架构为什么重要的原因]

1.3 分层式架构风格

流行的三层架构是应用于逻辑视图的分层架构,如下:

  • 表现层:包含实现用户界面或外部API的代码;
  • 业务逻辑层:包含业务逻辑;
  • 数据持久层:实现与数据库交互的逻辑;

其弊端是:

  • 单个表现层:无法展现应用程序可能不仅仅由单个系统调用的事实;
  • 单一数据持久化层:无法展示应用程序可能与多个数据库进行交互的事实;
  • 将业务逻辑层定义为依赖于数据持久化层:理论上,这样是依赖会妨碍在没有数据库的情况下测试业务逻辑;

1.4 关于架构风格的六边形

六边形架构是分层架构风格的替代品 [解决分层架构的弊端],六边形架构选择以业务逻辑为中心的方式组织逻辑视图。


图解:

  • 业务逻辑具有一个或多个端口,端口定义了一组操作,关于业务逻辑如何与外部交互。
  • 有两种端口:入站端口与出站端口;
    • 入站端口是业务逻辑公开的API(如服务接口等,外部可以访问);
    • 出站端口是业务逻辑调用外部系统的方式(如储存库接口,定义数据访问操作的集合);
  • 业务逻辑周围是适配器,有两种适配器:入站适配器与出站适配器;
    • 入站适配器:通过调用入站端口处理外部请求(如Spring MVC Controller,实现REST接口或一组Web界面);
    • 出站适配器:通过调用外部应用程序或服务处理来自业务逻辑的请求(如实现数据访问对象DAO类);

好处:

  • 将业务逻辑与适配器中包含的表示层和数据访问层的逻辑分离开,使单独测试业务逻辑容易;
  • 反映现代应用程序的架构;

1.5 什么是服务

服务是一个单一的、可独立部署的软件组件,它实现了一些有用的功能。


图解:

  • 服务具有API,为客户端提供对功能的访问;
  • API由命令、查询和事件组成;
  • 开发人员无法绕过API直接访问服务内部的方法或数据(松耦合);

1.6 微服务架构的架构风格

  • 它实现的视图由多个组件构成;
  • 组件是服务,连接器是使这些服务能够协作的通信协议;
  • 松耦合;
  • 共享类库(里面实现不太可能改变的功能);
  • 服务大小不重要;

2 为应用程序定义微服务架构

定义架构是一项艺术而非技术;在现实世界中,这是一个不断迭代和持续创新的过程。

2.1 定义应用程序架构的三步式流程

  • 第一步:识别系统操作;
  • 第二步:定义服务;
  • 第三步:定义服务API;

2.2 第一步:识别系统操作

抽象的领域模型与系统操作能够回答这个应用“做什么”这一问题,有助于推动应用程序的架构设计。

2.2.1 识别系统操作的步骤与一些事项:

  • 第一步:创建抽象领域模型
    • 可以通过分析用户故事和场景中频繁出现的名词,经过迭代分析为这个领域模型的一些类;
  • 第二步:定义系统操作
    • 识别系统必须的各种请求, 通常有两种:
      • 命令型:创建、更新或删除数据的系统操作;
      • 查询型:查询和读取数据的系统操作;
    • 系统操作的切入点在分析用户故事和场景中频繁出现的动词;
    • 需要考虑命令规范(参数、返回值和领域模型类)与行为规范(前置条件、后置条件);

2.3 第二步:定义服务

2.3.1 根据业务能力进行服务拆分

拆分步骤:

  • 首先要确定业务能力,通常指这个组织的业务是做什么,可以通过对组织的目标、结构和商业化流程分析得来;
  • 确定了业务能力后,就可以为每个能力组定义服务,这是一个非常主观的判断;
  • 下图为FTGO应用程序从能力到服务的映射:

2.3.2 根据子域进行服务拆分

又称:基于领域驱动设计分解应用程序的方法

一些概念:

  • 领域模型:以解决具体问题的方式包含了一个领域的知识;
  • DDD通用语言:定义了当前领域相关团队的词汇表,其有两个重要概念:
    • 子域:是领域的一部分,识别方式跟识别业务类似;
    • 限界上下文:领域模型的边界,通常每一个限界上下文对应一个或一组服务;

拆分步骤:

  • 通过DDD的方式定义子域;
  • 把子域对应为每一个服务;
  • 下图为FTGO应用程序从子域到服务的映射:



2.3.3 拆分的指导原则

受启发于面型对象设计原则。

  • 单一职责原则:定义的每一个类都应该只有一个职责;
  • 闭包原则:如果出于某种原因,两个类的修改必须耦合先后发生,那么就应该把它们放在同一个包内;

2.3.4 拆分单体应用为服务的难点

  • 网络延迟
    • 描述:对服务的特定分解导致两个服务之间的大量往返调用;
    • 解决:把多个相关服务组合在一起,用编程语言的函数调用替换进程间通信;或者实施批处理API在一次往返中获取多个对象;
  • 同步进程间通信导致可用性降低
    • 描述:使用REST协议同步调用其他服务时,会降低service的可用性;
    • 解决:参考《第三章 异步消息》;
  • 在服务之间维护数据一致性
    • 描述:当一个系统操作需要修改多个服务的数据时,需要维护数据的一致性;
    • 解决:参考《第四章 Saga相关》;
  • 获取一致的数据视图
    • 描述:无法跨多个数据库获得真正一致的数据视图;
    • 解决:(在实践中很少带来真正的问题);
  • 上帝类阻碍了拆分
    • 描述:上帝类是在整个应用程序中使用的全局类,通常与多个服务的状态与行为绑定;
    • 解决:参考本章《2.3.5 上帝类阻碍了拆分》,以FTGO的Order类为例;

2.3.5 上帝类阻碍了拆分

在定义微服务架构时,必须识别并消除上帝类。

问题描述:在FTGO应用程序中,Order类与订单处理、餐馆订单管理、送餐与付款等服务有关,具有复杂的状态模型,如下图所示;

解决方法

  • 将Order类打包到库中并创建一个中央Order数据库(违反松耦合原则);
  • 将Order数据库封装在Order Service中,该服务由其他服务调用用以检索和更新订单(问题在于Order Service将成为一个纯数据服务,成为很少或没有业务逻辑的贫血领域模型);
  • 【推荐】应用DDD将每个服务视为具有自己的领域模型的单独子域,使每个与订单有关的服务都有自己的领域模型及其对应的Order类版本,如下图所示;



2.4 第三步:定义服务API

2.4.1 定义服务API的步骤与事项

  • 第一步:把系统操作分配给服务
    • 即确定哪个服务是请求的初始入口点;
  • 第二步:确定支持服务协作所需要的API
    • 某些系统操作完全由单个服务处理;也可能分散在多个服务周围。

3. 本章小结

  • 架构决定了软件的各种非功能性因素,比如可维护性、可测试性、可部署性和可扩展性,它们会直接影响开发速度;
  • 微服务架构是一种架构风格,它给应用程序带来了更高的可维护性、可测试性、可部署性和可扩展性;
  • 微服务中的服务是根据业务需求进行组织的,按照业务能力或者子域,而不是技术上的考量;
  • 有两种分解模式:
    • 按业务能力分解,其起源于业务架构;
    • 基于领域驱动设计的概念,通过子域进行分解;
  • 可以通过应用DDD并为每个服务定义单独的领域模型来消除上帝类,正是上帝类引起了阻碍分解的交织依赖项。


最后

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