近年来，随着互联网行业的迅猛发展，公司或组织业务的不断扩张，需求的快速变化以及用户量的不断增加，传统的单体（Monolithic）软件架构面临着越来越多的挑战，已逐渐无法适应互联网时代对软件的要求。在这一背景下，微服务架构模式(Microservice Architecture Pattern)逐渐流行，它强调将单一业务功能开发成微服务的形式，每个微服务运行在一个进程中；采用HTTP等通用协议和轻量级API实现微服务之间的协作与通信。这些微服务可以使用不同的开发语言以及不同数据存储技术，能够通过自动化部署工具独立发布，并保持最低限制的集中式管理。
请围绕“论微服务架构及其应用”论题，依次从以下三个方面进行论述。
- 概要叙述你参与管理和开发的、采用微服务架构的软件开发项目及在其中所担任的主要工作。
- 与单体架构相比较，微服务架构有哪些特点？请列举至少4个特点并进行说明。
- 结合你参与管理和开发的软件开发项目，描述该软件的架构，说明该架构是如何采用微服务架构模式的，并说明在采用微服务架构后，在软件开发过程中遇到的实际问题和解决方案。
试题出自试卷《2016年下半年系统架构设计师考试论文真题》
摘要
2018年1月，我所在的部门因公司业务发展需要，承担了公司的实时消息平台的研发工作。该平台提供了即时通讯、消息推送、社交圈等功能，满足C2C（用户对用户）、C2B（用户对商家）、B2C（商家对用户）的沟通需求，同时为公司内其它业务子系统间消息流转提供支持。该项目于2018年6月开始投产运行，但经过一段时间的运行后，单体架构的1.0版本系统无法适配业务的高速迭代，模块间很容易互相影响，版本发布成本非常高。因此，2018年9月，公司任命我为该项目的系统架构师兼开发负责人，负责项目的架构评审、改造设计及实现。本文结合作者的实践，以消息平台为例，讨论微服务架构及其应用，包括微服务的基本概念及特点，如何从单块架构迁移到微服务架构，以及在实现微服务架构的过程中遇到的问题及其解决方案等。
正文
随着移动互联网技术的迅猛发展，我所在的公司的在各业务子系统的开发过程中发现，用户、商户、客服之间进行沟通的需求越来越大，各业务子系统间进行消息流转的需求愈加频繁，且使用起来十分繁琐不便。为此，公司于2018年1月开始研发设计通用的实时消息平台（以下简称为“系统“）。该系统致力于为公司内各业务产品线提供基础通用的消息服务，降低公司内各业务子系统间进行信息交互的复杂度，满足C2C（用户对用户）、C2B（用户对商家）、B2C（商家对用户）的沟通需求。该系统为C端用户提供了私聊、群聊、密聊、聊天室、漂流瓶等多形式多场景的即时通讯功能，同时，该系统还支持公司内各业务子系统间进行消息流转，如B端商家通过该系统可以定向地为用户实时推送各种业务消息，如订单消息、活动促销消息等。
该项目于2018年6月开始上线运行，由于V1.0版本开发过程中存在明显的赶工现象，模块间的解耦设计没有做到位，整体修改成本比较大。另一方面，随着时间的推移，系统的并发业务量也越来越大，业务对于系统的可靠性、高并发等要求也越来越高。单体架构的V1.0版本无法进行动态扩展，难以满足业务的高速迭代需求。因此，2018年9月，公司任命我为该项目的系统架构师兼开发负责人，主持项目的架构评审，改造设计及实现。根据项目的当前情况以及业务需求，经过研发团队的探讨，我决定采用微服务架构来对项目进行改造。
微服务，顾名思义，就是将原应用程序拆分成一个个细粒度的服务，服务单独部署，服务之间通过标准的API接口进行相互通信。与单体架构相比较，微服务架构具有以下特点：
（1）通过服务实现组件化。由于单个微服务实现简单，能够聚焦于一个指定的业务功能或业务需求，每个服务对外提供统一的轻量级REST接口，实现组件化。
（2）功能明确，易于理解。微服务更容易被开发人员理解、修改和维护，这样小团队能够更关注自己的工作成果，降低沟通成本。
（3）围绕业务功能构件开发团队。采用微服务架构，围绕业务功能来构件开发团队，这样更符合企业的分工与组织结构，便于管理，避免出现一个开发团队负责维护多个系统服务的情况。
（4）支持多种开发语言与多种平台。不同的微服务能使用不同的语言进行开发，运行在不同的操作系统平台上，服务之间通过标准的REST接口和统一的轻量级JSON数据格式进行交互与协作。
（5）离散化数据管理。在微服务架构中，无法创建或维护统一的数据模型或结构，全局数据模型将在不同的系统之间有所区别，需要进行数据模型的离散化管理。
（6）基础设施自动化。微服务强调以灵活的方式集成自动部署，通过CI持续集成工具实现基础设施自动化，所以一般微服务都离不开DevOps。
在决定采用微服务架构之后，第一步要进行的是服务划分。这是一个持续演化的过程，一方面小步快跑、有节奏地对老系统进行服务化拆分，拆分的原则是高内聚低耦合以及保持服务的粗粒度；另外一方面，现有的技术团队当时比较缺乏微服务的实践经验，还需要一定的时间去适应一套新的技术架构。综合这两个因素，我首先选择了一个最简单的群组管理模块来实现微服务，并新建了一个单独的Git分支，进行独立的代码管理，而不是在原有系统分支上进行克隆改造，避免受到原有代码的影响。
第二步是组建微服务团队。高效的微服务团队需要是一个全栈的团队，跨职能的团队，应该包含整个项目周期的所有技能，前后端开发、UI设计、测试、构建部署、上线与运维都是必须技能。也就是说，微服务团队除了熟练的业务逻辑开发之外，还需要有DevOps能力、服务的快速构建、良好的团队文化等等。所以在这一步，我从其他团队中调配了一名熟悉DevOps工程师过来，搭建Jenkins，集成Gitlab，Sonarqube，实现代码的自检、应用的自动化构建和自动化部署。另外，也从原有开发团队抽出相应的前后端开发人员、UI以及测试人员，建立一个独立于原系统的开发团队，即实现了一个团队维护两套系统到两个团队维护两个系统的转变。
第三步是技术栈选型。原项目使用的是Java技术体系的SpringMVC架构，鉴于开发效率、团队开发人员的语言熟悉度、部署方便等因素，最终我改用Go语言进行重写，选择Go-micro微服务框架。运行时支撑服务选型方面，服务注册和配置中心选择使用在 Kubernates 经过大规模生产验证的 Etcd；服务网关选择的是Gin框架。服务监控方面，主要包括日志监控，调用链监控，Metrics 监控，健康检查和告警通知等产品。日志监控采用ELK（Elasticsearch+Logstash+Kibana），调用链监控业内比较流行的Jaeger。服务容错方面，采用Hystrix，把熔断、隔离、限流和降级等能力封装成组件，任何依赖调用（数据库，服务，缓存）都可以封装在 Hystrix 的 Command 之内，封装后自动具备容错能力。
第四步是改造实现。首先针对原来的群组管理模块进行分析整理，抽取一些可以复用的设计，达到资源的最大利用。由于群组管理模块相对比较独立，与其他模块的耦合依赖较少，所以对原系统的改造也比较少。最终，经过两个星期的改造，群组管理模块的所有功能成功迁移到微服务架构中。
完成了第一个微服务的迁移之后，我利用Nginx进行灰度发布，不断地进行迭代演化，逐渐提高微服务的整体占比，最终，消息平台V2.0于2019年1月份成功完成了微服务架构的迁移，原系统的所有服务都有序地整合到对应的微服务中，整个团队也成功实现了微服务转型。
结尾
在整个微服务团队的齐心协力之下，原有的单体系统逐步被改造成了微服务架构，2019年1月，消息平台V2.0正式上线运行，至今已稳定运行了接近2年时间，改造后的系统相比V1.0更灵活、更加可扩展，能快速响应业务方的需求迭代演化，达到了项目的预期目标，获得了领导和同事的认可。但在微服务实践中，我们也遇到些问题，一是运维开销及成本增加，因为每个微服务需独立运行，这将导致资源开销大；第二个问题是难以可视化及全面测试，在动态环境下服务间的交互会产生非常微妙的行为。因此，首先服务划分应尽量合理，控制好“粒度”，不要划分得太细太多；其次，微服务可通过监控发现生产环境的异常，进而快速回滚，弥补可测性不足的问题。这些是我今后在微服务实践中需要注意的问题，我也将在后续的工作实践中不断地学习总结，提高自身素质和能力，带领技术团队为公司提供更高质量的技术服务，为业务保驾护航。
