隨着業務的發展，代碼量的膨脹和團隊成員的增加，傳統單體式架構的弊端越來越凸顯，嚴重製約了業務的快速創新和敏捷交付。爲了解決傳統單體架構面臨的挑戰，先後演進出了SOA服務化架構、RPC框架、分佈式服務框架，最後就是當今非常流行的微服務架構。
微服務化架構並非銀彈，它的實施本身就會面臨很多陷阱和挑戰，涉及到設計、開發、測試、部署、運行和運維等各個方面，一旦使用不當，則會導致整個微服務架構改造的效果大打折扣，甚至失敗。
本文從微服務的生命週期全過程，闡述微服務架構的改造如何實施，以及如何避開各種陷阱，提升實施效率。 注：本文內容是華爲近幾年來的服務化經驗分享實錄，如果你看的不酸爽，可以直接調到文末報名我們的線下活動，9月華爲的同學會做一個線下的workshop，限額80人！
在實施微服務架構改造之前，我們的產品線遇到一個很大挑戰，就是需求的交付週期越來越短，採用的傳統MVC單體架構越來越難滿足特性快速交付和上線的需求。傳統的電信項目，團隊規模往往都非常大，甚至會跨地域。跨團隊、跨地域的分佈式協同開發，代碼的重用和共享是個難題。
例如我們的支付功能需要新增一個限額保護， 短短十幾行代碼的一個小需求，評估之後竟然需要9個星期才能上線。原因就是限額保護功能需要同時在9個不同的功能模塊中修改， 新增900多個測試用例用來做全量的迴歸測試，示例如下：
通過對已有的MVC單體架構進行分析，我們發現主要存在如下幾個問題：
研發成本高：代碼重複率高，需求變更困難，無法滿足新業務快速上線和敏捷交付。
測試、部署成本高：業務運行在一個進程中，因此係統中任何程序的改變，都需要對整個系統重新測試並部署。
可伸縮性差：水平擴展只能基於整個系統進行擴展，無法針對某一個功能模塊按需擴展。
可靠性差：某個應用BUG，例如死循環、OOM等，會導致整個進程宕機，影響其它合設的應用。
代碼維護成本高：本地代碼在不斷的迭代和變更，最後形成了一個個垂直的功能孤島，只有原來的開發者才理解接口調用關係和功能需求，新加入人員或者團隊其它人員很難理解和維護這些代碼。
依賴關係無法有效管理：服務間依賴關係變得錯蹤複雜，甚至分不清哪個應用要在哪個應用之前啓動，架構師都不能完整的描述應用的架構關係。
以上問題的應對策略，就是服務化。
首先，需要對業務進行拆分。當業務量大了以後，特別是當不同的功能耦合在一起的時候，任何一個地方的改動都是非常困難的，必須對業務進行拆分，拆分的策略有兩種：
橫向拆分。按照不同的業務域進行拆分，例如訂單、商品、庫存、號卡資源等。形成獨立的業務領域微服務集羣。
縱向拆分。把一個業務功能裏的不同模塊或者組件進行拆分。例如把公共組件拆分成獨立的原子服務，下沉到底層，形成相對獨立的原子服務層。這樣一縱一橫，就可以實現業務的服務化拆分。
其次，要做好微服務的分層：梳理和抽取核心應用、公共應用，作爲獨立的服務下沉到核心和公共能力層，逐漸形成穩定的服務中心，使前端應用能更快速的響應多變的市場需求。
完成服務的拆分和分層工作之後，就會涉及到分佈式的部署和調用。如何透明化、高效的發現服務，需要一個服務註冊中心，通過服務化和訂閱、發佈機制對應用調用關係解耦，支持服務的自動註冊和發現。
服務化架構的演進歷史
在實施微服務架構之前，我們一起回顧下服務化架構的演進歷史。
MVC
MVC架構大部分人都用過，它主要用來解決前後端、界面、控制邏輯和業務邏輯分層問題。比較流行的技術堆棧就是Spring + Struts + iBatis（Hibernate）+ Tomcat（JBoss）。
RPC
隨着業務特別是互聯網的發展，業務規模的擴大，模塊化逐步成爲一種趨勢，此時解決模塊之間遠程調用的RPC框架應運而生。RPC需要解決模塊之間跨進程通信的問題，不同的團隊開發不同的模塊，通過一個RPC框架實現遠程調用，RPC框架幫業務把通信細節給屏蔽掉，但是RPC框架也有自身的缺點。
RPC本身不負責服務化，例如：服務的自動發現不管、服務的應用和發佈不管、服務的運維和治理也不管。沒有透明化、服務化的能力，對整個應用層的侵入還是比較深的。
SOA
SOA服務化架構，企業級資產重用和異構系統間的集成對接，SOA架構的現狀：在傳統企業IT領域，主要是解決異構系統之間的互通和粗粒度的標準化（WebService）。互聯網領域，提供一套高效支撐應用快速開發迭代的服務化架構。例如各個互聯網公司自研或者開源的分佈式服務框架。
微服務架構
首先看一下微服務架構的定義：微服務（MSA）是一種架構風格，旨在通過將功能分解到各個離散的服務中以實現對解決方案的解耦。它有如下幾個特徵：
小，且只幹一件事情。
獨立部署和生命週期管理。
異構性
輕量級通信，RPC或者Restful。
微服務架構的拆分原則
微服務架構的實施過程中，首先遇到的最大的難題，就是它的拆分原則。
微服務拆分原則：圍繞業務功能進行垂直和水平拆分。大小粒度是難點，也是團隊爭論的焦點。
不好的實踐
以代碼量作爲衡量標準，例如500行以內。
拆分的粒度越小越好，例如以單個資源的操作粒度爲劃分原則。
建議的原則
功能完整性、職責單一性。
粒度適中，團隊可接受。
迭代演進，非一蹴而就。
API的版本兼容性優先考慮。
代碼量多少不能作爲衡量微服務劃分是否合理的原則，因爲我們知道同樣一個服務，功能本身的複雜性不同，代碼量也不同。還有一點需要重點強調，在項目剛開始的時候，不要期望微服務的劃分一蹴而就。
微服務架構的演進，應該是一個循序漸進的過程。在一個公司、一個項目組，它也需要一個循序漸進的演進過程。一開始劃不好，沒有關係。當演進到一個階段時，微服務的部署、測試和運維等成本都非常低的時候，這對於你的團隊來說就是一個好的微服務。
微服務架構的開發原則
微服務的開發還會面臨依賴滯後的問題。例如：A要做一個身份證號碼校驗，依賴服務提供者B。由於B把身份證號碼校驗服務的開發優先級排的比較低，無法滿足A的交付時間點。A會面臨要麼等待，要麼自己實現一個身份證號碼校驗功能。
以前單體架構的時候，大家需要什麼，往往喜歡自己寫什麼，這其實是沒有太嚴重的依賴問題。但是到了微服務時代，微服務是一個團隊或者一個小組提供的，這個時候一定沒有辦法在某一個時刻同時把所有的服務都提供出來，“需求實現滯後”是必然存在的。
一個好的實踐策略就是接口先行，語言中立，服務提供者和消費者解耦，並行開發，提升產能。無論有多少個服務，首先需要把接口識別和定義出來，然後雙方基於接口進行契約驅動開發，利用Mock服務提供者和消費者，互相解耦，並行開發，實現依賴解耦。
採用契約驅動開發，如果需求不穩定或者經常變化，就會面臨一個接口契約頻繁變更的問題。對於服務提供者，不能因爲擔心接口變更而遲遲不對外提供接口，對於消費者要擁抱變更，而不是抱怨和牴觸。要解決這個問題，一種比較好的實踐就是管理 + 技術雙管齊下：
允許接口變更，但是對變更的頻度要做嚴格管控。
提供全在線的API文檔服務（例如Swagger UI），將離線的API文檔轉成全在線、互動式的API文檔服務。
API變更的主動通知機制，要讓所有消費該API的消費者能夠及時感知到API的變更。
契約驅動測試，用於對兼容性做迴歸測試。
微服務架構的測試原則
微服務開發完成之後需要對其進行測試。微服務的測試包括單元測試、接口測試、集成測試和行爲測試等，其中最重要的就是契約測試：
用微服務框架提供的Mock機制，可以分別生成模擬消費者的客戶端測試樁和提供者的服務端測試樁，雙方可以基於Mock測試樁對微服務的接口契約進行測試，雙方都不需要等待對方功能代碼開發完成，實現了並行開發和測試，提高了微服務的構建效率。基於接口的契約測試還能快速的發現不兼容的接口變更，例如修改字段類型、刪除字段等。
微服務架構的部署原則
測試完成之後，需要對微服務進行自動化部署。微服務的部署原則：獨立部署和生命週期管理、基礎設施自動化。需要有一套類似於CI/CD的流水線來做基礎設施自動化，具體可以參考Netflix開源的微服務持續交付流水線Spinnaker：
最後一起看下微服務的運行容器：微部署可以部署在Dorker容器、PaaS平臺（VM）或者物理機上。使用Docker部署微服務會帶來很多優先：
一致的環境，線上線下環境一致。
避免對特定雲基礎設施提供商的依賴。
降低運維團隊負擔。
高性能接近裸機性能。
多租戶。
相比於傳統的物理機部署，微服務可以由PaaS平臺實現微服務自動化部署和生命週期管理。除了部署和運維自動化，微服務雲化之後還可以充分享受到更靈活的資源調度：
雲的彈性和敏捷。
雲的動態性和資源隔離。
微服務架構的治理原則
微服務部署上線之後，最重要的工作就是服務治理。微服務治理原則：線上治理、實時動態生效。
微服務常用的治理策略：
流量控制：動態、靜態流控制。
服務降級。
超時控制。
優先級調度。
流量遷移。
調用鏈跟蹤和分析。
服務路由。
服務上線審批、下線通知。
SLA策略控制。
微服務治理模型如下所示：
最上層是爲服務治理的UI界面，提供在線、配置化的治理界面供運維人員使用。SDK層是提供了微服務治理的各種接口，供服務治理Portal調用。最下面的就是被治理的微服務集羣，集羣各節點會監聽服務治理的操作去做實時刷新。例如：修改了流控閾值之後，服務治理服務會把新的流控的閾值刷到服務註冊中心，服務提供者和消費者監聽到閾值變更之後，獲取新的閾值並刷新到內存中，實現實時生效。由於目前服務治理策略數據量不是特別大，所以可以將服務治理的數據放到服務註冊中心（例如etcd/ZooKeeper），沒有必要再單獨做一套。
微服務最佳實踐
介紹完微服務實施之後，下面我們一起學習下微服務的最佳實踐。
服務路由：本地短路策略。關鍵技術點：優先調用本JVM內部服務提供者，其次是相同主機或者VM的，最後是跨網絡調用。通過本地短路，可以避免遠程調用的網絡開銷，降低服務調用時延、提升成功率。原理如下所示：
服務調用方式：同步調用、異步調用、並行調用。一次服務調用，通常就意味着會掛一個服務調用線程。採用異步調用，可以避免線程阻塞，提升系統的吞吐量和可靠性。但是在實際項目中異步調用也有一些缺點，導致使用不是特別廣泛：
需要寫異步回調邏輯，與傳統的接口調用使用方式不一致，開發難度大一些。
一些場景下需要緩存上下文信息，引入可靠性問題。
並行調用適用於多個服務調用沒有上下文依賴，邏輯上可以並行處理，類似JDK的Fork/Join, 並行服務調用涉及到同步轉異步、異步轉同步、結果匯聚等，技術實現難度較大，目前很多服務框架並不支持。採用並行服務調用，可以把傳統串行的服務調用優化成並行處理，能夠極大的縮短服務調用時延。三種服務調用方式的原理圖如下：
微服務故障隔離：線程級、進程級、容器級、VM級、物理機級等。關鍵技術點：
支持服務部署到不同線程/線程池中。
核心服務和非核心服務隔離部署。
爲了防止線程膨脹，支持共享和獨佔兩種線程池策略。
談到分佈式，就繞不開事務一致性問題：大部分業務可以通過最終一致性來解決，極少部分需要採用強一致性。
具體的策略如下：
最終一致性，可以基於消息中間件實現。
強一致性，使用TCC框架。服務框架本身不會直接提供“分佈式事務”，往往根據實際需要遷入分佈式事務框架來支持分佈式事務。
微服務的性能三要素：
I/O模型，這個通常會選用非堵塞的，Java裏面可能用java原生的。
線程調度模型。
序列化方式。
公司內部服務化，對性能要求較高的場景，建議使用異步非阻塞I/O（Netty） + 二進制序列化（Thrift壓縮二進制等） + Reactor線程調度模型。
最後我們一起看下微服務的接口兼容性原則：技術保障、管理協同。
制定並嚴格執行《微服務前向兼容性規範》，避免發生不兼容修改或者私自修改不通知周邊的情況。
接口兼容性技術保障：例如Thrift的IDL，支持新增、修改和刪除字段、字段定義位置無關性，碼流支持亂序等。
持續交付流水線的每日構建和契約化驅動測試，能夠快速識別和發現不兼容。
作者介紹李林鋒，2007年畢業於東北大學，2008年加入華爲，從事電信軟件的架構設計和開發。8年Java NIO通信框架、網關平臺和中間件設計和開發經驗，精通Java NIO、Netty和Mina等NIO通信框架，《Netty權威指南》作者，目前從事雲平臺相關的架構設計和開發。、文章出處：聊聊架構（公衆號ID :archtime）轉載來自：運維派 華爲內部如何實施微服務架構？基本就靠這5大原則