1.1　系統(tǒng)架構(gòu)的發(fā)展歷史

隨著互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展、網(wǎng)站應(yīng)用規(guī)模的不斷擴(kuò)大、上網(wǎng)需求的激增，互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)上的壓力不斷增加，系統(tǒng)架構(gòu)也因此不斷地演進(jìn)、升級、迭代，從單體架構(gòu)，到垂直架構(gòu)，到分布式架構(gòu)，再到SOA，以及現(xiàn)在火熱的微服務(wù)架構(gòu)。

很多軟件都是基于最新架構(gòu)開發(fā)的，很少有人會(huì)去了解以前的系統(tǒng)架構(gòu)，但對于想往架構(gòu)師方向發(fā)展的開發(fā)者來說，了解系統(tǒng)架構(gòu)的發(fā)展歷史和每個(gè)階段的系統(tǒng)架構(gòu)，是很有必要的，這同樣能夠幫助開發(fā)者更好地設(shè)計(jì)以及演進(jìn)系統(tǒng)架構(gòu)。

· 1.1.1　單體架構(gòu)

早期，一般的公司在開發(fā)Java Web程序時(shí)，大都使用Struts 2、Spring和Hibernate等技術(shù)框架，每一個(gè)項(xiàng)目都會(huì)發(fā)布一個(gè)單體應(yīng)用。例如開發(fā)一個(gè)進(jìn)銷存系統(tǒng)，會(huì)開發(fā)一個(gè)WAR包部署到Tomcat中，每次需要開發(fā)新的模塊或添加新的功能時(shí)，都會(huì)在原來的基礎(chǔ)上不斷地添加。若干次后，這個(gè)WAR包會(huì)不斷地膨脹，程序員在進(jìn)行調(diào)試時(shí)，服務(wù)器可能需要很長時(shí)間才能啟動(dòng)，維護(hù)這個(gè)系統(tǒng)的效率極為低下。圖1-1所示為電商系統(tǒng)的單體架構(gòu)，涵蓋了商品管理、訂單管理、用戶管理等模塊。

單體架構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)如下。

優(yōu)點(diǎn)：開發(fā)速度快，維護(hù)成本低，適用于并發(fā)要求較低的系統(tǒng)。

缺點(diǎn)：代碼耦合度高，后期維護(hù)困難，無法根據(jù)不同模塊進(jìn)行針對性優(yōu)化，無法水平擴(kuò)展，單點(diǎn)容錯(cuò)

率低，并發(fā)能力差。

· 1.1.2　垂直架構(gòu)

當(dāng)訪問量逐漸增大，單體架構(gòu)應(yīng)用無法滿足需求時(shí)，為了滿足更高的并發(fā)和業(yè)務(wù)需求可以根據(jù)業(yè)務(wù)功能對系統(tǒng)進(jìn)行拆分，以提高訪問效率。電商系統(tǒng)的垂直架構(gòu)如圖1-2所示。

垂直架構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)如下。

優(yōu)點(diǎn)：對系統(tǒng)進(jìn)行拆分，實(shí)現(xiàn)了流量分擔(dān)，解決了并發(fā)問題，可以針對不同模塊進(jìn)行優(yōu)化，方便水平

擴(kuò)展、負(fù)載均衡，容錯(cuò)率提高。

缺點(diǎn)：系統(tǒng)間相互獨(dú)立，會(huì)有很多重復(fù)的開發(fā)工作，影響開發(fā)效率。

· 1.1.3　分布式架構(gòu)

當(dāng)垂直應(yīng)用越來越多時(shí)，應(yīng)用之間的交互不可避免，可將核心業(yè)務(wù)抽取出來作為獨(dú)立的服務(wù)，逐漸形成穩(wěn)定的服務(wù)中心，使前端應(yīng)用能更快速地響應(yīng)多變的市場需求。電商系統(tǒng)的分布式架構(gòu)如圖1-3所示。

分布式架構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)如下。

優(yōu)點(diǎn)：將基礎(chǔ)服務(wù)進(jìn)行了抽取，系統(tǒng)間相互調(diào)用，提高了代碼復(fù)用率和開發(fā)效率。

缺點(diǎn)：系統(tǒng)間耦合度變高，調(diào)用關(guān)系錯(cuò)綜復(fù)雜，難以維護(hù)。

· 1.1.4　面向服務(wù)的架構(gòu)

面向服務(wù)的架構(gòu)（SOA）是一種設(shè)計(jì)方法，其中包含多個(gè)服務(wù)，服務(wù)之間通過相互依賴最終提供一系列的功能。一個(gè)服務(wù)通常以獨(dú)立的形式存在于操作系統(tǒng)進(jìn)程中，各個(gè)服務(wù)之間通過網(wǎng)絡(luò)調(diào)用。SOA示例如圖1-4所示。

企業(yè)服務(wù)總線（Enterprise Service Bus，ESB）簡單來說就是管道，用來連接各個(gè)服務(wù)節(jié)點(diǎn)。為了集成不同系統(tǒng)、不同協(xié)議的服務(wù)，ESB 做了消息的轉(zhuǎn)化解釋和路由工作，讓不同的服務(wù)互聯(lián)互通。

SOA的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)如下。

優(yōu)點(diǎn)：抽取公共的功能為服務(wù)，提高了開發(fā)效率；對不同的服務(wù)進(jìn)行集群化部署，緩解了系統(tǒng)壓力；減少了系統(tǒng)耦合。

缺點(diǎn)：每個(gè)供應(yīng)商提供的ESB產(chǎn)品有差異，自身實(shí)現(xiàn)較為復(fù)雜，應(yīng)用服務(wù)粒度較大；ESB整合了所有

服務(wù)、協(xié)議和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，使得運(yùn)維、測試、部署困難；所有服務(wù)都通過一條通路通信，直接降低了通信速率。

· 1.1.5　微服務(wù)架構(gòu)

微服務(wù)架構(gòu)使用一套小服務(wù)來開發(fā)單個(gè)應(yīng)用，每個(gè)服務(wù)基于單一業(yè)務(wù)功能構(gòu)建， 運(yùn)行在自己的進(jìn)程中，使用輕量級通信機(jī)制，通常采用HTTP RESTful API（RESTful API是利用HTTP請求訪問或使用數(shù)據(jù)的應(yīng)用程序接口），能夠通過自動(dòng)化部署機(jī)制來獨(dú)立部署。這些服務(wù)可以使用不同的編程語言實(shí)現(xiàn)，以適應(yīng)不同的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)技術(shù)，并保持最低限度的集中式管理。微服務(wù)架構(gòu)示例如圖1-5所示。

網(wǎng)關(guān)（Gateway）通常是一個(gè)服務(wù)器，是系統(tǒng)的唯一入口，為每個(gè)客戶端提供一個(gè)定制的API。 API網(wǎng)關(guān)的核心是所有的客戶端和服務(wù)器都通過統(tǒng)一的網(wǎng)關(guān)接入微服務(wù)，在網(wǎng)關(guān)實(shí)現(xiàn)所有的非業(yè)務(wù)功能。它還可以具有其他職責(zé)，如身份驗(yàn)證、監(jiān)控、負(fù)載均衡、緩存、請求分片與管理、靜態(tài)響應(yīng)處理等。通常，網(wǎng)關(guān)提供RESTful HTTP的方式訪問服務(wù)，而服務(wù)器通過注冊中心進(jìn)行服務(wù)注冊和管理。

微服務(wù)的特點(diǎn)如下。

（1）單一職責(zé)：微服務(wù)中每一個(gè)服務(wù)都對應(yīng)唯一的業(yè)務(wù)功能，做到單一職責(zé)。

（2）微：微服務(wù)的服務(wù)拆分粒度很小，例如用戶管理就可以作為一個(gè)服務(wù)。每個(gè)服務(wù)雖小，但“五臟俱全”。

（3）面向服務(wù)：面向服務(wù)是指每個(gè)服務(wù)都要對外暴露RESTful接口API，不關(guān)心服務(wù)的技術(shù)實(shí)現(xiàn)，做到與平臺(tái)和語言無關(guān)，也不限定用什么技術(shù)實(shí)現(xiàn)，只要提供REST的接口即可。

（4）自治：自治是指服務(wù)間互相獨(dú)立、互不干擾、耦合度低。團(tuán)隊(duì)獨(dú)立是指每個(gè)服務(wù)都有一個(gè)獨(dú)立的開發(fā)團(tuán)隊(duì)，人數(shù)不能過多；技術(shù)獨(dú)立是指因?yàn)槭敲嫦蚍?wù)，提供REST接口，使用什么技術(shù)沒有別人干涉；前后端分離是指采用前后端分離開發(fā)，提供統(tǒng)一REST接口，后端不用再為PC、移動(dòng)端開發(fā)不同的接口；數(shù)據(jù)庫分離是指每個(gè)服務(wù)都使用自己的數(shù)據(jù)源，部署獨(dú)立，服務(wù)間雖然有調(diào)用，但能做到一個(gè)服務(wù)重啟不影響其他服務(wù)，有利于持續(xù)集成和持續(xù)交付。每個(gè)服務(wù)都是獨(dú)立的組件，可復(fù)用、可替換和易維護(hù)。

微服務(wù)架構(gòu)與SOA都是對系統(tǒng)進(jìn)行拆分；微服務(wù)架構(gòu)基于SOA思想，把微服務(wù)當(dāng)作去除了ESB的SOA。ESB是SOA中的中心總線，設(shè)計(jì)圖形應(yīng)該是星形的，而微服務(wù)架構(gòu)是去中心化的分布式軟件架構(gòu)。兩者比較類似，但其實(shí)也有一些差別，如表1-1所示。

微服務(wù)架構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)如下。

優(yōu)點(diǎn)：通過服務(wù)的原子化拆分，以及微服務(wù)的獨(dú)立打包、部署和升級，小團(tuán)隊(duì)的交付周期將縮短，運(yùn)維成本也將大幅度下降；微服務(wù)遵循單一原則，微服務(wù)之間采用RESTful等輕量協(xié)議傳輸。

缺點(diǎn)：微服務(wù)過多，服務(wù)治理成本高，不利于系統(tǒng)維護(hù)；分布式系統(tǒng)開發(fā)的技術(shù)成本高（容錯(cuò)、分布式事務(wù)等）。