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软件开发者越来越多地采用微服务架构，这是一种服务器端解决方案，其中相互连接的服务可以自主运行。这使得不同的团队可以在不干扰整体工作流程的情况下，独立处理不同的服务——这是在其他架构方法中很少见到的灵活性。此外，下一代方法——多运行时架构——正受到越来越多的关注。
在这篇博客文章中，我们将解释这两个概念，以及与单体架构相比，它们的优点和局限性。
什么是微服务？
微服务是软件开发中的一种方法，其中应用程序被构建为一组小型、自治的服务，每个服务都有自己特定的功能，并通过清晰定义的API进行通信。这种方法简化了应用程序的扩展，并加快了开发过程。
微服务架构的出现是为了解决传统单体架构的局限性，单体架构的灵活性和可伸缩性较差，通常无法满足许多现代需求。在单体架构中，各种进程紧密相连，作为一个统一的系统运行。因此，当应用程序内的特定进程面临需求激增时，需要扩展整个架构。随着应用程序的发展，其代码库不断扩大，向单体应用程序引入新功能或进行增强变得越来越复杂。此外，单体架构对整体应用程序的可用性风险更高。这是因为进程之间的相互依赖和紧密耦合，意味着单个进程的故障可能会产生更显著和广泛的影响。
微服务架构的关键特征是什么？
现在，让我们更详细地了解微服务架构的特点。
模块化
微服务架构的核心是模块化原则。它涉及将软件应用程序分解为更小、独立的模块，这些模块负责特定的任务或功能。每个模块，通常称为服务，都可以自主运行，并通过API与其他服务进行通信。模块化结构提高了灵活性，因为开发人员可以更新或扩展单个服务，而不会影响整个系统。
去中心化
微服务在数据管理和治理方面都是去中心化的。与将数据集中存储和管理的单体架构不同，每个微服务都可以有自己的逻辑，从而实现更具弹性和适应性的数据管理。去中心化治理意味着团队可以独立管理各自的服务，从而加快开发周期并减少协调开销。
可伸缩性
微服务的一个重要优势是可伸缩性。由于服务是独立的，因此可以根据需求进行水平扩展（增加更多相同服务的实例）。这对于处理不同的负载以及确保应用程序能够在不降低性能的情况下管理增加的负载至关重要。
独立部署
微服务架构允许独立部署服务。这意味着可以为特定服务引入更新、错误修复或新功能，而无需重新部署整个应用程序。这简化了持续部署过程，降低了部署的风险和成本。
微服务架构由什么组成？
除了服务之外，微服务架构还包括API、容器、面向服务的架构（SOA）元素和基于云的资源。
API
API（应用程序编程接口）是微服务架构中不可或缺的一部分，它充当着各种服务之间的粘合剂，允许请求和响应的交换，这些交换共同驱动应用程序的功能。在这个设置中，API网关是核心组件，它协调内部服务和外部客户端之间的API调用流，同时管理安全性、监控和负载均衡。通过将这些职责卸载，微服务保持敏捷和高效。
容器
容器是独立的、可执行的软件单元，包含运行所需的所有必要项，可以独立操作。它们与其他软件组件隔离，使得多个容器可以在同一环境中共存。在微服务中，每个服务通常封装在自己的容器中，驻留在同一台或相关服务器上。
容器使用共享操作系统内核，与传统虚拟机（VM）相比，能够在服务器上实现更高的密度。容器还具有快速部署和停用功能。
虽然容器对于微服务不是强制性的，但它们极大地促进了微服务的实际实施，因为它们的体积小和资源效率高，与微服务的小型代码库相匹配。像Kubernetes这样的高级容器编排工具通过自动管理容器生命周期（包括在几乎无需人工干预的情况下重新启动失败的容器）来进一步增强这一环境。
相比之下，典型的虚拟机包含完整的操作系统、驱动程序和其他组件。虽然可以在虚拟机内部署微服务以增加隔离性，但这种做法可能导致性能下降和维护成本增加。
面向服务的架构（SOA）
微服务和面向服务的架构（SOA）有一些共同特征，但它们代表不同的概念。SOA是一种开发策略，专注于通过通用接口集成可重用的软件组件或服务。此接口允许服务通过企业服务总线协同工作，而对每个服务的内部工作原理的了解最少。SOA组件通常使用可扩展标记语言（XML）和简单对象访问协议（SOAP）进行通信。
SOA在大型软件系统中的事务性和可重用服务方面特别有效。然而，它不太适用于新代码或重构代码，或者在需要快速的持续开发和部署周期的场景中也不太适用。这正是微服务发挥作用的地方。
微服务可以被视为SOA原则的进步。主要区别在于范围：SOA旨在用于广泛的企业级操作，而微服务则专门关注应用程序级别。在某些情况下，SOA可以通过促进企业IT系统中应用程序和可重用服务之间的互操作性来增强微服务。
云计算
容器和微服务可以部署在任何数据中心或托管设施中，但在设计用于管理大量集成服务并支持快速或不可预测扩展的基础设施中尤其有效。公共云环境特别适合微服务，提供可扩展的按需计算资源。它们还为微服务架构提供基本工具，例如编排引擎、API网关和灵活的按需付费许可模型。这些组件对于创建和维持健壮的微服务基础设施至关重要。
微服务的局限性是什么？
与单体架构相比，微服务的部署过程可能更加复杂，并可能涉及多个挑战，例如：
- 组件依赖性的管理更加困难。
- 监控应用程序的整体性能更加困难。
- 调试过程更加复杂。
- 集成测试更加复杂，需要按顺序测试每个API以及整个系统的性能。
- 在多个服务中保持高可用性需要更高的成本。
现在，让我们更深入地探讨这些局限性的原因。
微服务通过使用特定上下文将不同的业务领域分开。然而，这种方法并不能完全解决将业务逻辑与中间件分离的问题。当中间件作为库直接集成到微服务中时，你需要紧密耦合。随着我们朝着更分布式的技术发展，加强微服务与集成平台之间的连接变得越来越重要。尽管如此，跨多个微服务管理状态仍然是一个重大挑战。
另外，传统的统一中间件解决方案（如企业服务总线）提供了必要的技术特性。然而，这种方法缺乏跟上现代商业环境不断变化的需求所需的灵活性和速度。
这就是为什么许多基于微服务的架构通常依赖于容器和Kubernetes。这个挑战可以通过多运行时应用程序架构来解决，也称为 Mecha 架构。它使程序员能够将传统中间件功能转移到配备有预配置辅助运行时的平台上。
什么是多运行时微服务架构？
微服务非常适合某些级别的标准任务。但对于更复杂、多功能和多样化的项目，多运行时微服务架构是更好的选择。
多运行时微服务（Mecha）是一种微服务架构，其中不同的微服务使用不同的运行时环境进行开发和运行。多运行时微服务允许每个服务选择自己的技术堆栈和运行时环境，提供更大的灵活性，但在系统集成和管理方面也增加了复杂性。
在Mecha中，微逻辑（仅用于业务任务）与更广泛的微服务范围之间有明确的区别。在这种情况下，微服务是自包含的微逻辑和Mecha组件的组合，每个组件都有助于整体服务功能。
多运行时微服务提供即用的基本单元，并与开放协议和格式兼容。Mecha支持YAML和JSON等格式的声明性配置，能够详细指定功能和与微逻辑端点的连接。它还支持与高级API规范和复杂、有状态的工作流的集成。
虽然Mecha架构仍处于概念阶段，但它有望简化技术部署。它通过集中存储、消息持久性和缓存等功能（由基于云或本地服务支持），消除了对多个专用代理的需求。
多运行时微服务架构有哪些局限性？
多运行时服务架构具有几个局限性。它们并不一定超过其好处，特别是对于需要灵活性的大规模分布式系统而言。但是，它们确实代表了必须在设计和实施过程中解决的挑战。
复杂性：跨不同运行时进行管理和协调可能会显著增加系统的复杂性。这种复杂性源于需要处理不同的语言、框架和运行时环境，这可能会使开发、测试和维护更具挑战性。
互操作性问题：不同的运行时可能具有不同的通信机制和数据格式。确保它们之间的无缝互操作性可能具有挑战性，通常需要额外的翻译或适配层。
性能开销：不同运行时之间的通信可能涉及网络调用、数据的序列化和反序列化，这可能会引入延迟并降低整体系统性能。
一致性和事务管理：在多个运行时之间实现数据一致性可能很困难，特别是在分布式事务中。这可能需要复杂的协调和共识协议。
可伸缩性和资源管理：扩展多运行时系统不仅涉及扩展各个组件，还涉及确保运行时间之间的通信有效扩展。此外，由于不同运行时的各种要求，资源管理可能更加复杂。
结论
微服务已显著改变了软件开发的格局。作为多年来在软件开发中普遍存在的传统单体架构模型的创新替代方案，微服务通过云技术为程序员提供了一种更有效的方法来开发、监控、管理、部署和扩展各种应用程序。对于很多企业比如我司，一直走的多运行时微服务路线，这个概念一直没有官方的科普，在此之前一概统称为微服务，那么从此刻开始有了个新名词：多运行时微服务架构。