微服务架构的陷阱：从单体到分布式单体

你好，我是看山。

前面咱们聊了架构的演进过程，提到单体架构、SOA 架构、微服务架构、无服务架构。整个过程如下图：

目前无服务架构还未成熟，只能满足一些简单场景。所以大家在设计软件架构时，首选还是微服务架构。然后我们又聊了聊如何把单体架构改造为微服务架构，推荐采用绞杀模式，一步一步的实现系统微服务化。

在这个过程中，我们会碰到微服务架构的一个大坑：分布式错觉，即将分布式当成了微服务的全部（充要条件）。

原因

出现分布式单体的主要原因在于，只是用进程间的远程调用替换进程内的方法调用。

从上图可以看出，单体架构在模块 A 与模块 B 之间的请求是通过进程内通信（通常是方法调用）实现的；在微服务架构中，两者之间是通过 REST 或 RPC 调用。抛开进程和消息通知机制的差异，两种架构中模块 A 与模块 B 之间的通信形式完全一致：

在这种情况下，模块 A 与模块 B 耦合在一起，任何一方变更请求契约（方法签名或接口参数），另外一个都必须同步修改。更糟糕的是，由于微服务架构服务之间是通过网络通信，由于其不可靠性和不稳定性，大大增加了出错的概率，使模块之间的调用关系更加脆弱。

模块 A 与模块 B 之间的网络请求是同步调用，请求过程中会占用一个网络连接和至少一个线程，如果模块 A 与模块 B 所在的服务的承压能力不同，很有可能模块 B 所在服务被打满，后续模块 A 的请求会阻塞等待，直到请求超时。

那又是什么原因让大家没有意识到这种方式不妥呢？原因有两个：

1. 想要在微服务架构中实现单体架构中模块间的关系；
2. 想要在分布式应用中实现数据的强一致性。

针对于微服务架构中的数据一致性问题，可以参考 关于微服务系统中数据一致性的总结。

下面我们重点说说如果解决第一个问题。

方法

对于模块之间的关系，主要在于通信模式，对于查询请求，由于数据依赖，模块之间的耦合是天然的，我们这里要解耦的是数据变更（增、删、改）时的模块调用。

类比一下现实，我们如果想要通知某些人一个消息，会怎么处理？一般来说，有两种方式：

1. 点对点主动通知，直接找到这个人，给这个人打电话，不通继续打，保证对方能够收到消息；
2. 点对面广播通知，比如，群里发给公告、公司的告示栏等，这种方式需要消息接受者主动查看公告信息。

这两种方式对应了我们系统设计中消息传递的两个模式：指令（Command）、事件（Event）。

指令（Command）和事件（Event）

指令（Command）是表示从发起者（source）向执行者（destination）传递（send）一个必须执行某个动作（action）的请求（request）。这个模式有如下特点：

• 明确的知道发起者和执行者，发起者依赖执行者；
• 请求发送方式一般是点对点同步请求，一般是 RPC 请求；
• 动作已发生或即将发生，有可能由于执行者拒绝执行而取消；
• 执行者有可能拒绝执行；
• 执行者会很明确的告知发起者指令执行情况：拒绝、成功、失败等。
• 为了保证指令的有效触达，发起者在网络超时时会重复调用执行者，所以执行者需要实现请求幂等；
• 执行者可能会成为下一个指令的发起者。

事件（event）是表示由生产者（producer）发布（public）一个已经发生的事情，表示行为（action）已经发生，某些状态（status）发生了改变，消费者（consumer）订阅这些事件，然后做出响应。这个模式有如下特点：

• 事件有明确的生产者，但是消费者不明确，甚至可能不存在；
• 一般借助消息中间件实现事件发送、存储、传递等；
• 行为已经发生，不可改变，不可逆，事件是对已经发生事情的客观描述；
• 消费者根据消息选择处理方式：执行、抛弃等；
• 消费者处理完成后，不需要回复生产者；
• 一般消息中间件采用“至少一次”通知机制，所以消费者需要实现消息处理的幂等；
• 消费者可能会成为下一个事件的生产者。

由于请求模式的不同，在依赖关系上就会发生改变：

在指令模式中，模块 A 调用模块 B，属于直接调用，模块 A 需要依赖模块 B；在事件模式中，模块 A 把事件发送给消息中间件，其他需要订阅事件的服务，直接从消息中间件获取，这种会产生依赖倒置，模块 B 依赖模块 A。这是解耦模块 A 与模块 B 很好的方式。

重新定义微服务

我们再回过头来看看我们的问题：

此时我们会比较清晰，由于全系统中使用了指令模式，上次调用者依赖下层，由于是同步请求，依赖会发生传递，这种依赖传递，将整个系统耦合在一起，一处修改，处处变动，也就是我们在抨击单体架构时常说的牵一发而动全身。

此时，我们就可以借助事件模式，将依赖链条打断。但是需要注意，不要矫枉过正的全部改为事件模式，那将会是另一个火坑。一般我们会将系统改造成下面的样子：

根据业务具体情况，我们可以归纳一下改造结果：

1. 服务 A 接到的请求可能是事件或指令；
2. 服务 A 会向服务 B 发送指令，也会向消息中间件发送事件；
3. 服务 B 接到指令后开始执行，执行完毕后，可能会向消息中间件发送事件；
4. 服务 C 定于事件，从消息中间件接到消息后处理，它可能发送事件或指令。

需要注意的是，每个服务内部还有有一些操作。抽象一下，整个系统中的指令、事件、操作如下图：

• 输入：以一个指令或事件作为输入，开始整个业务执行；
• 服务内部操作：服务内部会有执行逻辑，比如操作数据库、访问缓存服务等。可选，0-N 个；
• 指令调用：同步调用依赖服务，发送指令，获得结果。可选，0-N 个；
• 发布事件：以消息形式发布事件，一般发布到消息中间件，其他发布订阅消息中间件，执行事件需要的行为。可选，事件一般是 0-1 个。

架构设计的过程不是非此即彼，全部指令会造成耦合，全部事件会致使开发难度提升以及边界不清。我们需要理性的看待两种模式，做到不偏不倚。

文末总结

本文从分布式单体陷阱展开，讲述了分布式错觉带来的问题，然后通过事件、指令两种模式相结合的方式解决问题。微服务是目前比较完善的架构风格，从单体到微服务架构，是要实现架构的升级，所以调用模式不会一成不变。这个陷阱，也是我们在做新系统时需要避免的。

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