12种从单体架构向微服务转型的设计原则与优秀实践

不知您是否还记得，过去传统的应用程序往往是作为一个整体被开发出来，然后被打包成为一个代码包，进而作为一个整体单元被部署的。一直以来，这种单体架构本身和与之相关的维护极具复杂性，而且开发与迭代速度也相当缓慢。这些都在促进软件开发企业去不断地寻求具有可持续性、灵活性、以及易于集成的新型替代方案。

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微服务架构的出现打破了这样的僵局。它代表了众多小型、自动化和自包含的服务的单一集合。下图展示了系统如何通过一个API网关，去访问多个微服务的逻辑。

微服务架构虽然有着诸多优势，但是贸然从单体架构切换过去，可能会让许多企业由于低估了整体的复杂性，而导致成本的激增，以及在研发的关键时刻出现灾难性的意外错误。下面让我们一起讨论十二种值得遵循的，从单体架构向微服务转型的设计原则与优秀实践。

1. 提供单独的数据存储

在考虑迁移之前，请事先弄清楚将会如何根据各种微服务组件来分离数据的存储。您可以通过使用诸如“命令与查询责任隔离”（Command and Query Responsibility Segregation，CQRS，请参考：https://dzone.com/articles/microservices-with-cqrs-and-event-sourcing）之类的架构模式来实现，以使得数据对每一个微服务都是私有的。

如果各个服务都无法成为其数据的唯一所有者，那么就会导致多个服务需要访问同一个私有数据库的情况，即：产生了耦合问题。也就是说，我们最好不要在微服务之间直接共享数据，而是要通过API来实现。

2. 建立专门的团队

微服务的主要优势体现在云原生的应用上。这就意味着：任何更新，都需要相对快速且实时的发布。也就是说，任何停机都会给业务造成重大的损失。因此，如果您想进行线性且高效的扩展，就需要为每个微服务分配专门的开发团队。

不过，光靠开发人员则很难掌控大型应用全面的端到端方案。我们需要拥有一支专业的团队，在熟悉管理细微差别的基础上，凭借转换技术与开发效率，进而遵循微服务的各项优秀实践。

3. 使用自动化进行独立部署

为了将单体架构分解成为多个单独的微服务，我们需要确保实现“构建和发布”的自动化结构。这样不仅可以有助于减少总体的交付时间，而且可以加快发布的速度，进而改善部署的整个过程。可以说，有了自动化，微服务就能够被妥善地封装到容器中，并能够有效地部署到包括云端在内的任何环境里。

4. 利用REST API的好处

开发人员在创建REST（Representational State Transfer，表示性状态传输）API时无需安装任何其他的软件与库，因此它为微服务提供了巨大的灵活性，数据也不再绑定到任何特定的方法或资源之上。通过REST API，微服务可以处理多种类型的调用，返回不同的数据格式，以及具有通过正确地实施超媒体，来修改结构的能力。

5. 了解文化的转变

对于传统的开发人员而言，他们习惯了端到端的测试环境。而随着从单体架构迁移过渡到基于微服务的架构，他们必须突然从大的格局转为关注一小部分的功能，而且管理层对此还充满了期望。可见，这更大程度上是文化上的转变，而不仅仅是开发技术上的变化。也就是说，开发人员需要理解和平衡公司愿景与自身工作方式的转换。

6. 将迁移分解为多步骤

如果您过去从未处理过此类迁移，那么请您做好无法一蹴而就的准备。单体架构通常会涉及一个包含有存储库、部署、监控、以及其他复杂任务的协作网络。因此，最好的方法之一就是：在暂时保留单体结构的基础上，并行开发其他作为微服务的功能。一旦实现了新的服务，同时团队也已对新的流程有所了解，我们就可以在厘清如何将旧的架构分解成为相关组件的基础上，开始逐一进行迁移。

7. 在混合系统上构建分离系统

定义不同复杂部分之间的交互作用和过程，是微服务的关键设计原则与优秀实践之一。因此，我们在迁移项目的初始阶段，就应当考虑到拆分系统。每个拆分系统都应当对于正在构建的架构来说是唯一的。我们可以通过检查单体结构，来持续监控各个组件的性能，以便了解各个组件之间的差异性，以及在微服务转换时可能出现的问题。

我们可以参考如下监视过程的工具：

• New Relic
• Datadog
• InfluxDB
• Grafana

8. 隔离运行时（Runtime）进程

由于我们往往针对不同的垂直细分领域有着不同的流程，因此我们需要在运行时的级别上也具有一定的隔离性。例如，您可以通过某种形式的分布式计算，来分别实现容器化、事件架构、各种HTTP管理方法、服务网格和断路器（circuit breakers）等。

9. 将正确的技术与正确的微服务相配对

正所谓殊途同归。也许在您的团队中，不同的成员会偏好使用不同的技术和编程语言来实现微服务，但是请尽量选用那些易于日后方便更改或替换的技术，来实现快速上手与直接迭代。当然，如果您并不确定哪种技术最适合自己的项目，那么请在决策过程中考虑以下方面：

• 可维护性。
• 容错性。
• 可扩展性。
• 构建成本。
• 易部署性。

10. 考虑使用域驱动式设计（Domain-Driven Design）

域驱动式设计在某种程度上可以被理解为：应用于业务模型的面向对象编程。作为一种设计原则，它利用实践规则和思想来表达面向对象的模型。简单来说：我们需要围绕着自己的业务领域来设计微服务。例如，Netflix等平台就是使用不同服务器上的微服务，来进行内容交付和相关的跟踪服务。

11. 区分专用资源和按需资源

如果您的主要目标是提客户体验，那么请考虑将专用资源和按需资源区分开来。例如，针对某个电子商务平台，我们可以通过构建其微服务和云架构，来实现快速且安全地在内部平台和云环境之间，部署并转移不同的工作负载。这样不仅缩短了资源的响应时间，也使得迁移到云端的流量与资源更加直观。

12. 治理对开源工具的依赖

对于开发人员来说，使用开源的微服务工具进行安全性、监控、调试、以及日志记录，可谓“家常便饭”。但是，请确保不会以过分依赖某些库和工具的方式，去干扰架构的性能或安全性。我们可以参考如下方面，同时根据实际的开发需求和所用到工具的类型，来实施各种适当的组织策略。

• 为已批准的软件版本，建立正式的存储库。
• 了解开源软件的供给关系。
• 建立处理异常的治理方案。

总结

综上所述，从单体架构向微服务架构转型的确极富挑战性。上述设计原则与优秀实践为您提供了参考的思路与方法，您可以在实际开发与迁移过程中，根据实际情况，按需采取逐步的方法，即：先从整体系统中的一小部分，而且是非关键的部分入手，通过厘清当前各个组件的工作原理，以及了解微服务的相关技术与文化，进而建立逐步的迁移计划。同时，这样也更容易获取利益相关者，乃至组织层面上的支持。

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