这里并不是介绍微服务概念，如需要了解微服务，可以阅读Fowler-Microservices文章。本博客假定我们已开始使用微服务解耦单体应用，用来提升可部署性和可扩展性。

当我们在系统范围内部署大量的微服务时，一个新的挑战产生了，单体应用部署时不会发生。这篇文章将针对这些新的挑战，在系统范围内部署大量微服务时定义一套操作模型（operations model）。

这篇文章分为如下几个部分：

1. 前提条件；
2. 扩展；
3. 问题；
4. 需要的组件；
5. 参考模型；
6. 下一步；

1. 前提条件

当在系统范围内需要部署大量微服务时，需要什么条件呢？

根据Flower的文章，如下是我们想要得到的：

 (Source:http://martinfowler.com/articles/microservices.html)

然而，在开始发布大量微服务替换单体应用之前，我们需要实现如下这些前置条件：

• 目标架构；
• 持续交付工具；
• 合适的组件结构；

下面简要描述每一个前置条件。

1.1   目标架构

首先，我们需要分区微服务。例如，我们可以垂直分解微服务。

• 核心服务（Core services）-处理业务数据的持久化和实施业务逻辑和其他规则；
• 组合服务（Composite services）-组合服务指编排一组核心服务实现一个特定任务，或者从一组核心服务中聚合信息；
• API services – 向外暴露功能，例如允许第三方使用底层功能创建新的应用；

也可以水平上应用领域驱动分解。如下是一个目标架构：

备注：这仅仅是一个范例目标架构，你可以使用完全不同的架构。核心时在开始部署微服务之前，需要有简历一个目标架构。否则，你最终的架构有可能像一团面条一样，甚至比现有的单体应用更加糟糕。

1.2 持续交付

我们假定已经有了一套可持续交付的发布工具，以便我们可以高效地反复发布微服务。

(Source: http://www.infoq.com/minibooks/emag-devops-toolchain)

1.3合适的组织

最后，我们需要采用合适的组织结构，避免和Conway法则相冲突。Conway法则如下：

Any organization that designs a system (defined broadly) will produce a design whose structure is a copy of the organization’s communication structure.

(Source: http://martinfowler.com/articles/microservices.html)

2. 扩展

接下来是本文关注的要点：

当我们分解单体应用，并使用大量的微服务替换时，在系统范围内会发生什么呢？

(1)   大量的部署单元

将产生需要的小的微服务，而不是之前的一个大的单体应用，这将需要管理和跟踪大量的部署单元。

(2)   微服务将同时暴露和调用服务

在系统范围内，大部分的微服务彼此是互相连接的。

(3)   一些微服务暴露外部API

这些微服务将负责包含其他的微服务不允许外部访问。

(4)   系统根据动态

新的微服务部署，替换老的服务。现有的微服务新增实例，满足增长的负荷。这意味着微服务将比以前更高的频率增加和下线。

(5)   平均故障时间(MTBF)将下降

在系统范围内，故障发生频率将更频繁。软件组件将不时发生问题。大量部署的微服务将比之前部署的单体应用出现问题的可能更高。

3. 问题

微服务模型将导致一些重要的运行时相关的问题：

(1)   微服务如何配置以及是否正确？

针对少量的应用程序，处理配置不是主要的问题，如使用配置文件或者在数据库中的配置表。在大量的微服务部署到大量的服务器上时，这一配置访问将变得非常复杂。这将导致大量的小的配置文件或者数据配置表遍布整个系统，使得难以高效可靠地维护。

(2)   什么微服务部署了，部署在哪里了？

在只有少量服务部署时，管理部署的主机和端口还是比较简单的。但是当有大量的微服务部署时，这些服务或多或少需要持续变更，如手工维护将变得非常麻烦。

(3)   如何维护路由信息？

在动态系统范围中，服务消费方也是一个挑战。尤其是路由表或者消费配置文件，需要手工更新。在微服务不断新增新的主机/端口时，将没有时间手工维护。交付时间将会延长，并且手工维护出错的风险也会增加。

(4)   如何防止失败链？

由于微服务之间是相互连接的，需要关注系统范围内的失败链。例如，一个被其他众多微服务依赖的微服务失败了，其他依赖的微服务也可能开始失败。如果没有合适处理，大量微服务将受到这个单一失败的微服务所影响，导致一个脆弱的系统。

(5)   如何验证所有的微服务已上线且在运行中？

跟踪少量应用的运行状态是比较简单的，但是如何验证所有的微服务是健康的，且准备好接收请求？

(6)   如何跟踪服务之间的消息？

如何应对组织开始接到关于一些流程执行失败？什么微服务到导致这一问题的根本原因？例如，订单12345卡住了，我们如何知道是因为微服务A无法访问，还是因为微服务B在发送一个订单确认消息之前，需要手工批准。

(7)   如何确保仅仅API服务暴露给外部？

例如我们如何避免外部未授权的请求，对内部微服务的访问？

(8)   如何保证API服务的安全？

这不是针对微服务的特定问题，但是保护对外暴露的微服务仍然是非常重要的。

4. 需要的组件

为了解决上述的一些问题，新的操作和管理功能是必须的。针对上述问题，建议的解决方案包括如下组件：

(1)   中心配置服务Central Configuration Server

我们需要一个中心配置管理，而不是针对每一个部署单元（微服务）有一个本地配置。此外，我们还需一个配置API，微服务用来获取配置信息。

(2)   服务发现服务 Service Discovery Server

我们需要服务发现功能，微服务在启动时，通过API自己注册，而不是手工跟踪微服务部署的主机和端口。

(3)   动态路由和负载均衡 Dynamic Routing and Load Balancer

基于服务发现功能，路由组件使用discovery API 查询请求的微服务部署在哪里；在被请求的服务部署了多个实例的情况下，负载均衡组件可以决定路由请求到特定的实例。

(4)   电路断路器 Circuit Breaker

为了避免失败链问题，我们需要营养Circuit Breaker模式，详细信息可以参考 Fowler-Circuit Breaker的文章。

(5)   监控 Monitoring

基于电路断路器，我们可以监控微服务的状态，同时收集运行时统计数据，获知服务的健康状态和当前使用率。这些信息可以收集并显示在dashboard上，并针对配置阈值设置自动报警。

(6)   中心日志分析 Centralized Log Analysis

为了跟踪消息，并检测微服务何时故障，我们需要一个中心日志分析功能，可以访问服务器并收集每一个微服务的log文件。日志分析功能保存log信息在中心数据库中，并提供了查询和dashboard功能。备注：为了查找相关的消息，所有微服务需要在log消息中使用相关的id，这点很重要。

(7)   边缘服务 Edge Server

为了对外部暴露API 服务，并阻止对内部微服务的未授权访问，我们需要一个边缘服务（Edge Server），所有外部的访问都经过边缘服务器。基于前面的服务发现组件，边缘服务器可以重用动态路由和负载均衡功能。边缘服务器作为一个动态和有效的反向代理，在内部系统更新时，不必手动更新。

(8)   OAuth 2.0保护的API

建议OAuth 2.0 标准保护暴露的API服务。应用OAuth 2.0 有如下效果：

1/一个新组建作为OAuth Authorization Server；

2/API服务作为OAuth Resource Server；

3/外部API消费方作为OAuth Clients；

4/边缘服务器（Edge Server）作为OAuth Token Relay；

（4.1）作为OAuth Resource Server；

（4.2）将外部请求中的OAuth Access Tokens传递给API 服务；

备注：OAuth 2.0 标准可能通过OpenID Connect标准来补充完善，提供更好的授权功能。

5. 参考模型

总而言之，微服务需要一套包含上述支持服务的基础设施，微服务使用它们的API来交互。下图描绘了这一基础设施：

备注：为了减少上图中交互的复杂度，微服务和支持服务的交互并没有画出来。

6. 下一步

在接下来的文章中，我们将描述和演示如何实现上述建议的参考模型。

英文原文链接：

An operations model for Microservices

微服务操作模型