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浅谈5 种典型的云原生架构反模式

反模式是随着项目的推进演变而来的,主要的原因,如重大需求调整,但架构没有对应的变化,性能和安全需求对当前架构的硬性改变,团队或组织强行调整技术等。本文将为大家讲解云原生架构中常见的反模式。

1

庞大的单体应用

如果你有过维护或者开发巨型单体应用的经历,肯定遇到过诸多令人痛苦的问题,比如,Git 仓库过于庞大、IDE 打开慢、编译慢、应用启动慢、依赖的服务太多……对于新人来说,能够将代码复制下来,并且编译成功,能正常启动应用,那将是极其幸运的事情。更多的情况则是,运维人员至少要花费 1 到 2 周的时间去了解这个庞大的应用,否则基本上无法开始编写代码。这里并不是要排斥巨型单体应用,其还是有适用场景的。我们也不想讨论什么情况下不适合使用微服务之类的话题,这些都需要根据实际情况做出合理的决策。但是,对于大多数业务场景来说,微服务架构是非常合适的。

2

单体应用“硬拆”为微服务

应用的划分是一套非常科学的方法论。正如庖丁解牛一样,只有了解了系统的原理,摆脱一刀切的思维,我们才能做到游刃有余。最核心的还是领域驱动设计(Domain-DrivenDesign,DDD)的划分思想。

DDD 的本质是根据业务属性将系统划分为不同的业务领域,最简单的如电商系统中的会员、商品、交易和物流等。为了配合这些业务的运行,我们需要一些支持系统,如 CMS、社交运营平台等。如果涉及个性化推荐的商业需求,大数据和 AI 平台也是必不可少的。

依据 DDD 的 Domain 原则划分子域后,我们会使用 Bounded Context 来实现这些子域的落地。目前,我们可以将 Bounded Context 理解为微服务应用,多个 Bounded Context 可以共同支持一个子域,从而共同实现子域需要的业务功能。DDD 提供了非常完善的 Bounded Context 之间的关联关系和通信机制。例如,最新的 DDD + Reactive 模式就是将异步化和事件驱动的设计思想带到了微服务架构设计中。

DDD 的子域主要分为三种类型,分别为核心子域、普通子域和支持子域。其中,普通子域和支持子域就是我们常说的通用类子域,具体业务形态体现为 SaaS 服务,或者云厂商提供的技术产品,如业务相关的经销存管理系统、CRM 管理系统、社交营销平台等,技术产品如应用性能监控、图片识别服务、数据分析平台等。在项目研发的前 / 中期,建议考虑整合第三方或者云厂商提供的普通子域和支持子域服务,将重心放在业务核心子域,不能 因为受到普通子域和支持子域开发进度、特性不完善等问题的影响,而造成核心子域上线延迟、功能缺失等问题,待项目后期再考虑是否自主实现普通子域和支持子域服务。这方面已有不少成功案例值得参考,很多支持核心业务的通用服务伴随着商业项目的发展也取 得了成功,如亚马逊的 AWS 云服务。

3

缺乏自动化能力的微服务

当微服务应用数量较小的时候,我们还能以手动的方式维护系统。但是,当应用数量变得比较庞大时,再采用手动维护的方式已经不大可能,我们需要依靠自动化的方式来 管理大量的微服务应用。应用的自动化管理会涉及很多方面,如编译、部署和监控。目前,大多数 PaaS 平台和云厂商提供的服务基本上具备自动化能力。通常,我们不用自己开发, 只需要对接即可, 或者只需要进行少量的配置, 或者添加一些相关的监控埋点等。

对于开发来说,市面上已有很多支持测试自动化的框架,比如 CI/CD、IaaS、各种便捷的 Kubernetes 命令工具和服务类 API,如自动化测试环境的 Testcontainer、测试数据自动化的 Database Rider、模拟 HTTP REST API 的 Hoverfly-Java 等,都有助于快速完成自动化。但我们认为构建自动化能力的关键在于团队是否有这样的意识,而不是对应的技术产品是否完善。如果团队决定采用微服务架构,那么最好能够提前考虑关于微服务的自动化 能力,统一规划,这样即便在后期面对微服务应用数量激增、技术栈不统一的情况,也不会忙中出错。当开发人员同时投入 3 到 5 个微服务应用的开发和维护时,想要在不同的应用之间快速切换且不出现错误,则是非常困难的。所以一定要铭记,对于微服务来说,自动化的 CI/CD 是最低的要求。

4

架构不能充分使用云的弹性能力

云计算服务架构主要可划分为三层,分别是 IaaS、PaaS和 SaaS,如图所示。

云计算服务架构

IaaS 位于最底层,提供服务器、存储、网络等服务。这些都属于基础设施,例如云服务器、存储服务等。PaaS 位于 IaaS 之上,是对 IaaS 资源的进一步抽象,基本屏蔽了 IaaS 层的细节,例如 Kubernetes 就属于这一层。SaaS 位于最高层,直接提供服务及服务对接,例如 OpenAPI 集成、调用阿里云短信发送服务等,都属于 SaaS 层提供的服务。

从理论上讲,我们最好能直接对接 SaaS 层提供的服务,至于服务器、存储以及资源扩展,全部交由 SaaS 厂商负责。对于 PaaS 层,由于我们需要开发自己的内部应用,会涉及应用部署之类的问题,因此该层的自动化(如资源的自动管理)通常都做得比较好。如果考虑弹性扩容能力,最好是基于 PaaS 平台进行。IaaS 层的弹性扩容是比较难的,不能随意购买云服务器和存储,购买这些资源后则需要进行一系列的工作,如对环境初始化、设置 Ops 监控系统、部署应用以及上线应用。

5

技术架构与组织能力不匹配

应用微服务化之后,会有更多的小团队负责不同的微服务应用,可能需要重新组建管理团队、开发团队和基础设施运维团队,由此可能会带来组织结构和管理方式的调整。

其中的一个变化是团队管理更趋于扁平化。在开发和维护巨型应用时,每个人只会集中于某一个模块。在进行大型应用的需求变更和新特性开发之前,开发人员都会经过一套标准的流程,即评估、任务分解、安排开发进度等。而且开发人员最了解模块,可以保证流程都是可控的,最后经过完善的测试后整体上线。当然,微服务应用也会随着商业需求的变化而调整,但这个过程不再是大团队一起配合、一起上线,更有可能的是,特性的开发和新功能的调整分阶段进行开发和上线。由于在不同的微服务之间存在不同的服务规约,因此可以逐步开发和上线。我们可以将这种分阶段理解为一种“小步快跑”的研发节奏。当然,大型应用也可以采用“小步快跑”的方式。

对于开发团队来说,应用微服务化后,每个服务都会变得更聚焦,体量更小。但“麻雀虽小,五脏俱全”,微服务同样要求我们拥有更多的知识。在这个过程中,我们可以寻求团队中其他人的帮助,但这势必会产生沟通成本,降低研发效率,所以要有能力解决 90% 的问题。另外,微服务化更强调单兵作战的能力。微服务架构是多语言、多技术栈的架构,虽然不需要我们深入了解每一个微服务的编程语言和技术栈,但要求至少掌握相应的开发技术。如 Java 程序员切换到 Node.js 应用时,不需要了解 Node.js 的底层知识(如 V8、EventLoop 等),只要理解 JavaScript 语法、模块管理、Promise 和 Async/Await 等,基本上就可以正常维护一个 Node.js 微服务应用了。这些变化可能给开发团队带来新的挑战,至少团队成员需要学习和了解的知识要比以前更多。

为了更好地配合开发团队,基础设施运维团队需要获得更好的 PaaS 服务(如基于Kubernetes 二次开发,或者云厂商提供的 PaaS 平台)。只有有了充足的保证,运维团队才能工作得更快、更好。

本文分享自微信公众号 - 黑洞日志(heidcloud)

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原始发表时间:2021-08-09

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