企業(yè)應(yīng)用系統(tǒng)架構(gòu)演進

唐志濤+劉星

摘 要：企業(yè)信息化隨著新技術(shù)的不斷發(fā)展，也在不斷進行演進，傳統(tǒng)的單體應(yīng)用架構(gòu)已經(jīng)存在越來越多的挑戰(zhàn)。微服務(wù)架構(gòu)具有越來越多的優(yōu)勢，特別是對于大型企業(yè)的應(yīng)用系統(tǒng)，開發(fā)簡單、按需擴展等優(yōu)點，非常適合大型企業(yè)內(nèi)部應(yīng)用的統(tǒng)一化演進。文章主要通過對傳統(tǒng)單體應(yīng)用和微服務(wù)應(yīng)用的對比，分析大型企業(yè)內(nèi)部信息化應(yīng)用系統(tǒng)的演進趨勢。

關(guān)鍵詞：單體應(yīng)用架構(gòu)；微服務(wù)架構(gòu)；微服務(wù)優(yōu)點；企業(yè)應(yīng)用架構(gòu)趨勢

中圖分類號：F270.7 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2017）35-0120-02

1 企業(yè)應(yīng)用系統(tǒng)傳統(tǒng)架構(gòu)

企業(yè)應(yīng)用系統(tǒng)是利用計算機技術(shù)，形成各種軟件系統(tǒng)，幫助企業(yè)更好地管理企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營中的各種信息，以提高企業(yè)的競爭力和經(jīng)濟效益。由于社會的發(fā)展變化，企業(yè)經(jīng)營環(huán)境也隨之不斷變化，因此應(yīng)用系統(tǒng)也必須不斷升級，滿足新的需求。

目前經(jīng)常被企業(yè)使用的軟件有：財務(wù)軟件、OA軟件、ERP系統(tǒng)、客戶關(guān)系管理軟件、人力資源管理軟件等。這些應(yīng)用系統(tǒng)經(jīng)過多年演進，從C/S架構(gòu)演進為為B/S架構(gòu)的，但基本上都是作為一個單元進行構(gòu)建。隨著軟件系統(tǒng)的功能不斷增加，這個整體變得越來越龐大。系統(tǒng)有任何修改，都需要重新構(gòu)建并部署整個應(yīng)用。原因就是上述系統(tǒng)采用的是一體化架構(gòu)方式，稱之為單體架構(gòu)應(yīng)用。在單體應(yīng)用中，所有處理請求的邏輯都運行在單個進程中，各個邏輯之間如果需要互相調(diào)用，那么直接進行，在進行部署時，全部功能要一起部署。

2 單體架構(gòu)特點

2.1 優(yōu)點

單體架構(gòu)的應(yīng)用由于全部的應(yīng)用邏輯都在一個整體中，并且運行在一個進程里面，因此，在應(yīng)用的開發(fā)、測試、部署、維護、擴展方面，都具有一定的優(yōu)勢。

（1）易于組織

單體架構(gòu)的應(yīng)用是傳統(tǒng)方式的架構(gòu)，為人所熟知，對于設(shè)計、開發(fā)人員來說，最容易上手，學(xué)習(xí)成本很低。

（2）易于開發(fā)

單體架構(gòu)的應(yīng)用在開發(fā)時，采用傳統(tǒng)技術(shù)和工具，易于開發(fā)調(diào)試。并且由于全部的邏輯都在一個整體之中，相互之間調(diào)用不需要考慮跨進程、跨服務(wù)器的情況，也易于軟件的設(shè)計和開發(fā)。

（3）易于測試

單體架構(gòu)應(yīng)用程序是一個程序，因此非常容易被測試。只要部署好測試測試環(huán)境，全部功能都可以進行測試，非常方便。

（4）易于部署

對單體架構(gòu)的應(yīng)用程序而言，由于所有的功能最終會達成一個安裝包，因此對安裝包的安裝比較簡單，一般只要拷貝到服務(wù)器相應(yīng)的目錄下，修改一定的配置后，就部署完成了。

（5）易于維護

單體架構(gòu)的應(yīng)用運行時，是作為一個整體進行。在出現(xiàn)問題的時候，只要檢查該程序本身的運行時刻快照、日志，進行錯誤檢查即可，查錯相對容易。

（6）易于水平伸縮

由于單體應(yīng)用全部功能都在一個安裝包內(nèi)，因此，水平擴展就是在另外的服務(wù)器上進行新的部署，然后進行一定的配置就可以了，然后通過負載均衡器做多個節(jié)點之間進行負載均衡。

2.2 缺點

隨著企業(yè)規(guī)模及業(yè)務(wù)的不斷變化，各種對應(yīng)用系統(tǒng)的需求也不斷增加，單體架構(gòu)面臨的挑戰(zhàn)越來越多。例如，系統(tǒng)功能不斷增多、代碼庫變得巨大；用戶量攀升，負載變重，性能變慢。單體架構(gòu)的可維護性、靈活性不斷降低，各種成本不斷增加。

（1）培訓(xùn)成本升高

隨著應(yīng)用系統(tǒng)的復(fù)雜和龐大，新成員需要進行更長時間的培訓(xùn)，才可以成為一名合格的開發(fā)團隊成員，培訓(xùn)成本隨著系統(tǒng)規(guī)模不斷上升。

（2）技術(shù)選型影響大

由于單體架構(gòu)應(yīng)用系統(tǒng)是作為一個整體開發(fā)和運行，因此全部功能都采用同一個技術(shù)路線。因此，如果在后期要修改技術(shù)路線，需要花費的代價巨大，甚至整個系統(tǒng)要推倒重來。這樣，前期的技術(shù)選型要非常慎重。

（3）后續(xù)開發(fā)難度大

隨著應(yīng)用代碼庫的巨大化，新增功能開發(fā)要非常小心，不能影響已有功能，測試范圍也要不斷增大，以保證整個系統(tǒng)的質(zhì)量。有時原有代碼在架構(gòu)上的限制，會導(dǎo)致新增代碼很困難，不得不屈從于原有結(jié)構(gòu)，采用打補丁方式進行，使得代碼合理性變得越來越差。

（4）持續(xù)交付周期長

隨著應(yīng)用系統(tǒng)的功能越來越多，代碼越來越復(fù)雜，設(shè)計、開發(fā)、測試周期都會相應(yīng)增加，以確保原有功能不受影響，這就大大延長了交付的時間。

（5）維護成本增加

由于單體應(yīng)用系統(tǒng)全部代碼在一個整體中，代碼耦合度高。這導(dǎo)致分析缺陷、定位缺陷、修復(fù)缺陷的成本相應(yīng)增高。同時，在開發(fā)人員對全局功能缺乏深度理解時，修復(fù)一個缺陷，容易引入其他缺陷，增加維護成本。

（6）穩(wěn)定性不高

單體應(yīng)用全部功能都在一個進程中運行，出現(xiàn)任何一個致命問題，整個進程都會受影響停止服務(wù)，導(dǎo)致穩(wěn)定性不高。

（7）可伸縮性差

應(yīng)用系統(tǒng)不同功能對服務(wù)器硬件需求是不同的，有的功能可能要求CPU速度快，而有的功能要求內(nèi)存大。而由于不同功能的使用率不同，對整個系統(tǒng)進行水平擴展后，某些節(jié)點硬件資源的利用率會比較差，造成較大的浪費。

3 微服務(wù)架構(gòu)特點

隨著互聯(lián)網(wǎng)的高速發(fā)展和軟件開發(fā)技術(shù)、研發(fā)理論的不斷創(chuàng)新，敏捷、精益、持續(xù)交付方法論日益深入人心。在這些因素的共同作用下，誕生了微服務(wù)架構(gòu)。

微服務(wù)架構(gòu)（Microservice Architect）是一種架構(gòu)模式，它提倡將大的應(yīng)用劃分成一組小的服務(wù)，服務(wù)之間互相協(xié)調(diào)、互相配合，服務(wù)可以進行獨立部署，通過服務(wù)的組合為用戶提供最終價值。每個服務(wù)運行在其獨立的進程中，服務(wù)與服務(wù)間采用輕量級的通信機制互相溝通。不同服務(wù)可以采用不同的開發(fā)語言進行構(gòu)建，并且可以使用不同的數(shù)據(jù)存儲技術(shù)進行數(shù)據(jù)的保存。

3.1 優(yōu)點endprint

（1）強迫設(shè)計

微服務(wù)架構(gòu)下，各個服務(wù)獨立運行，不能像單體架構(gòu)時，直接代碼級調(diào)用。這就要求在設(shè)計時，對各個部分的功能考慮得非常清楚，并定義好各個服務(wù)的邊界。這種對設(shè)計階段的強迫性要求，往往會提高應(yīng)用系統(tǒng)質(zhì)量并減小后期修改工作量。

（2）開發(fā)簡單

微服務(wù)架構(gòu)下，每個服務(wù)內(nèi)部都具有高內(nèi)聚，服務(wù)之間具有低耦合的特點。開發(fā)人員每次僅僅需要面對一個服務(wù)進行開發(fā)，邏輯相對簡單，代碼體量小。

（3）技術(shù)棧靈活

微服務(wù)架構(gòu)下，每個服務(wù)都獨立部署運行，服務(wù)間通過API進行調(diào)用。因此，不同服務(wù)可以選擇不同的技術(shù)實現(xiàn)，技術(shù)棧的選擇是相當靈活的。即使后期某個服務(wù)技術(shù)路線需要修改，也代價較低，僅僅影響該服務(wù)本身。

（4）服務(wù)獨立無依賴

微服務(wù)架構(gòu)模式下每個微服務(wù)是獨立部署運行的，每個服務(wù)都可以做到多節(jié)點部署。當一個服務(wù)發(fā)生更新后，僅僅需要重新部署該服務(wù)即可，不依賴于其他服務(wù)。并且可以先更新該服務(wù)多個節(jié)點中的一個節(jié)點，測試沒有問題后，再更細其他的服務(wù)節(jié)點，使得持續(xù)化部署成為可能。

（5）獨立按需擴展

微服務(wù)架構(gòu)模式使得每個服務(wù)可以獨立進行擴展，運維人員可以對不同服務(wù)的需求，分別進行多點部署，更加充分利用硬件資源。

（6）可用性高

微服務(wù)架構(gòu)模式下，單個服務(wù)發(fā)生致命故障后，并不會對其他服務(wù)產(chǎn)生影響，可用性高。

3.2 不足

（1）設(shè)計難度增大

微服務(wù)架構(gòu)強調(diào)系統(tǒng)由多個服務(wù)構(gòu)成，服務(wù)內(nèi)部高耦合，服務(wù)之間低耦合。這就要求在系統(tǒng)設(shè)計之初，就需要對各個服務(wù)的功能、邊界劃分清晰、合理。如何設(shè)計合理的服務(wù)粒度，服務(wù)對業(yè)務(wù)的合理封裝，這往往不是一個簡單的任務(wù)。

此外，微服務(wù)應(yīng)用是分布式系統(tǒng)，由此會帶來固有的復(fù)雜性。諸如怎么部署，出錯怎么辦，怎么保證數(shù)據(jù)的最后一致性；此外，還有微服務(wù)的粒度大小；如何避免一個服務(wù)改動導(dǎo)致的多個級聯(lián)服務(wù)的失敗等問題，都增大了設(shè)計的難度。

（2）保持數(shù)據(jù)一致性復(fù)雜度高

由于微服務(wù)架構(gòu)中每個服務(wù)都可以有自己的數(shù)據(jù)存儲方式，因此，當需要進行跨服務(wù)的數(shù)據(jù)更新操作時，會比較復(fù)雜，需要更新不同服務(wù)所使用的不同的數(shù)據(jù)庫。最終可能不得不使用一個最終一致性的方法，從而對開發(fā)者提出了更高的要求和挑戰(zhàn)。

（3）服務(wù)間通信成本高

微服務(wù)應(yīng)用是分布式系統(tǒng)，服務(wù)之間的需要通過RPC或者REST方式進行通訊，必然增加了網(wǎng)絡(luò)訪問開銷。同時，還需要進行一定的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換工作，也需要一定的資源消耗。

（4）系統(tǒng)集成測試相對復(fù)雜

測試微應(yīng)用架構(gòu)下的單個服務(wù)比較簡單，因為服務(wù)可以獨立部署。但是測試一個基于微服務(wù)架構(gòu)的完整應(yīng)用也是很復(fù)雜的任務(wù)，因為需要將全部的服務(wù)都部署好、配置通。

（5）系統(tǒng)部署復(fù)雜

部署一個微服務(wù)應(yīng)用也很復(fù)雜，一個應(yīng)用由多個服務(wù)構(gòu)成，每個服務(wù)都可能有多個實例，這就造成許多需要配置、部署、擴展和監(jiān)控的工作。

（6）多服務(wù)運維難度大

微服務(wù)架構(gòu)系統(tǒng)是一個分布式系統(tǒng)，多個服務(wù)運行在多臺服務(wù)器上。這需要運維人員掌握較多知識，具有綜合解決問題的能力。當系統(tǒng)出現(xiàn)問題時，可能涉及到不同服務(wù)的不同節(jié)點，問題解決難度和速度，都會變大。當然，通過系統(tǒng)監(jiān)控工具、自動化運維工具可以幫助運維人員更好地完成運維工作。

4 企業(yè)應(yīng)用系統(tǒng)架構(gòu)趨勢

隨著微服務(wù)架構(gòu)的應(yīng)用越來越多，未來基于為服務(wù)架構(gòu)的大型企業(yè)一體化應(yīng)用將逐漸成為企業(yè)應(yīng)用的發(fā)展方向。

在傳統(tǒng)單體應(yīng)用架構(gòu)下，企業(yè)多個應(yīng)用相互獨立，造成信息孤島。未解決這種孤島現(xiàn)象，主要是通過SOA技術(shù)來實現(xiàn)各個應(yīng)用系統(tǒng)之間的集成。但是這種集成應(yīng)用之間的交互粒度較粗，不能快速構(gòu)建一個新的應(yīng)用。

而采用微服務(wù)架構(gòu)之后，一個應(yīng)用可以分為兩部分，一部分為應(yīng)用部分，提供對外交互的界面；一部分為微服務(wù)部分，提供支撐應(yīng)用層的各種服務(wù)。微服務(wù)部分由眾多的微服務(wù)構(gòu)成，這些微服務(wù)可以獨立部署，對外提供服務(wù)。應(yīng)用部分是通過對服務(wù)層提供的服務(wù)進行組合調(diào)用，完成總體應(yīng)用。

當一個大型企業(yè)的眾多應(yīng)用都進行微服務(wù)架構(gòu)改造后，提供某項能力的微服務(wù)就不僅僅為某個應(yīng)用所獨有，它可以在眾多企業(yè)應(yīng)用之間被共享，大大提高了某個微服務(wù)的價值。通過這種微服務(wù)集合的方式，可以將原來的多個應(yīng)用系統(tǒng)最終融合成一個統(tǒng)一的應(yīng)用系統(tǒng)。當需要個新的功能時，不再是傳統(tǒng)的重新開發(fā)，而是首先在微服務(wù)集中查找是否存在相似服務(wù)，如果已經(jīng)存在，只需要進行部分改造即可。同時，頁可以通過眾多微服務(wù)之間的相互關(guān)聯(lián)調(diào)用，組合成一個新的微服務(wù)。這樣就可以極大的加快開發(fā)速度，提高效率，降低成本。

通過上述分析，企業(yè)信息化應(yīng)用系統(tǒng)架構(gòu)由傳統(tǒng)單體應(yīng)用架構(gòu)向微服務(wù)架構(gòu)進行演進是一個大的趨勢，未來的企業(yè)應(yīng)用系統(tǒng)將基于為服務(wù)架構(gòu)進行開發(fā)。

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