最近，業(yè)界圍繞面向服務(wù)的架構(gòu)，尤其是微服務(wù)架構(gòu)的弊端進行了大量討論。幾年前，由于許多用戶關(guān)注微服務(wù)架構(gòu)的眾多優(yōu)勢，例如獨立部署形式的靈活性，明確的所有權(quán)，系統(tǒng)穩(wěn)定性的改進，以及關(guān)注點的更好分離，許多企業(yè)很快采用了微服務(wù)架構(gòu)。而現(xiàn)在關(guān)于微服務(wù)會大大增加其復(fù)雜性的趨勢，有時甚至使瑣碎的功能也難以構(gòu)建的話題，引發(fā)了不少用戶的討論。

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Uber近年來一直在使用微服務(wù)，現(xiàn)在Uber已經(jīng)增長到大約2200個關(guān)鍵微服務(wù)，這個過程中Uber做了不少的權(quán)衡。Uber表示，在過去的兩年中，他們嘗試降低微服務(wù)的復(fù)雜性，同時仍保持微服務(wù)架構(gòu)的優(yōu)勢。這篇文章詳細介紹了Uber對微服務(wù)架構(gòu)的通用方法，Uber將其稱為“面向域的微服務(wù)架構(gòu)”(簡稱：DOMA)。

面對微服務(wù)的不足，批評微服務(wù)架構(gòu)的話題喧囂塵上，但很少有用戶主張完全拒絕微服務(wù)架構(gòu)。因為運營收益太重要了，似乎還有針對微服務(wù)的更好替代品。Uber使用DOMA通用方法的目標是為降低總體系統(tǒng)復(fù)雜性，同時保持與微服務(wù)架構(gòu)相關(guān)聯(lián)的靈活性的企業(yè)，提供微服務(wù)向前發(fā)展的道路。

什么是微服務(wù)?

微服務(wù)是面向服務(wù)的架構(gòu)的擴展。與過去大型的整體“服務(wù)”相反，微服務(wù)代表一組范圍狹窄的功能的應(yīng)用程序。這些應(yīng)用程序是托管的，并且可以通過網(wǎng)絡(luò)使用，并公開定義明確的接口。其他應(yīng)用程序通過進行“ 遠程過程調(diào)用 ”(RPC)來調(diào)用這個接口。

微服務(wù)架構(gòu)的關(guān)鍵特征是代碼的托管，調(diào)用和部署方式。如果我們考慮大型的整體應(yīng)用程序，通常會將它們分為具有明確定義的接口的封裝組件。這些接口將被直接稱為進程內(nèi)接口，而不是通過網(wǎng)絡(luò)。通過這種方式，我們可以開始將微服務(wù)當做具有性能問題(網(wǎng)絡(luò)I/O和序列化/反序列化)的庫，以便調(diào)用其任何功能。

當我們以這種方式考慮微服務(wù)時，我們可能會思考為什么我們會完全采用微服務(wù)架構(gòu)?答案通常是獨立部署和擴展。對于大型的整體應(yīng)用程序，企業(yè)不得不一次部署或釋放所有代碼。應(yīng)用程序的每個新版本都可能涉及許多更改，而且部署變得既危險又費時。任何差池都可能使整個系統(tǒng)癱瘓。

換句話說，企業(yè)采用微服務(wù)來獲得運營的價值，而以性能為代價。企業(yè)還必須承擔維護支持微服務(wù)所需的基礎(chǔ)架構(gòu)的成本。事實證明，在很多情況下，這種權(quán)衡是有道理的，但這也是反對過早采用微服務(wù)架構(gòu)的理由之一。

緣起

Uber采用微服務(wù)架構(gòu)，因為大約在2012年至2013年，Uber擁有兩個整體服務(wù)，并且微服務(wù)的使用解決了許多運營問題。

可用性風險。單一代碼庫中的單個回歸可以使整個系統(tǒng)癱瘓。

風險高昂的部署。由于頻繁需要回滾，因此執(zhí)行這些操作很痛苦且耗時。

關(guān)注點分離差。使用龐大的代碼庫，很難很好地保持關(guān)注點的分離。在指數(shù)增長的環(huán)境中，權(quán)宜有時會導(dǎo)致邏輯和組件之間的邊界不清晰。

執(zhí)行效率低下。這些問題加在一起使團隊難以自主或獨立執(zhí)行。

換句話說，隨著Uber的工程師人數(shù)從10增長到100，擁有多個團隊，擁有部分技術(shù)棧的整體式架構(gòu)將團隊的命運束縛在一起，使其難以獨立運營。

Uber采用了微服務(wù)架構(gòu)之后。最終，系統(tǒng)變得更加靈活，從而使團隊更加自治。

系統(tǒng)可靠性。在微服務(wù)架構(gòu)中，總體系統(tǒng)可靠性得到提高。單個服務(wù)可以關(guān)閉(并回滾)，而無需關(guān)閉整個系統(tǒng)。

關(guān)注點分離。在架構(gòu)上，微服務(wù)架構(gòu)迫使Uber提出以下問題：“為什么存在這項服務(wù)?”，從而更清楚地定義不同組件的角色。

清除所有權(quán)。誰擁有什么代碼變得更加清楚。服務(wù)通常在個人，團隊或企業(yè)級別擁有，從而實現(xiàn)更快的增長。

自主執(zhí)行。獨立的部署和更清晰的所有權(quán)界限，可釋放各個產(chǎn)品和平臺團隊的自主執(zhí)行權(quán)。

開發(fā)人員速度。團隊可以獨立部署代碼，這使他們能夠按照自己的節(jié)奏執(zhí)行。

毫不夸張地說，沒有微服務(wù)架構(gòu)，Uber將無法實現(xiàn)今天維持的執(zhí)行規(guī)模和執(zhí)行質(zhì)量。

但是，隨著Uber規(guī)模的擴大，從100名工程師增加到1000名工程師，Uber開始注意到與系統(tǒng)復(fù)雜性大大增加相關(guān)的一系列問題。使用微服務(wù)架構(gòu)，可以將單個整體的代碼庫換成“黑盒子”，“黑盒子”的功能可以隨時更改，并且很容易導(dǎo)致意外的發(fā)生。

要調(diào)試pick-up問題，工程師必須在12個不同的團隊中完成約50項服務(wù)。

由于服務(wù)之間的調(diào)用可能會深入很多層，因此了解服務(wù)之間的依賴性可能會變得非常困難。第n個依賴項中的延遲峰值可能會導(dǎo)致上游問題的級聯(lián)。如果沒有合適的工具，就不可能看到實際發(fā)生的事情，從而使調(diào)試變得困難。

Jaeger于2018年中發(fā)布的Uber微服務(wù)架構(gòu)

為了構(gòu)建簡單的功能，工程師經(jīng)常必須跨多個服務(wù)工作，所有這些服務(wù)均由不同的個人和團隊擁有。這就需要大量的協(xié)作以及花在會議，設(shè)計和代碼審查上的時間。當團隊在彼此的服務(wù)中構(gòu)建代碼，修改彼此的數(shù)據(jù)模型，甚至代表服務(wù)所有者執(zhí)行部署時，先前明確的服務(wù)所有權(quán)承諾將受到損害。可以形成網(wǎng)絡(luò)整體，其中必須將似乎獨立的所有服務(wù)一起部署以安全地執(zhí)行任何更改。

大約在2018年Uber的復(fù)雜流程示例，在DOMA之前需要10個接觸點才能進行簡單集成。

結(jié)果是開發(fā)人員體驗變慢，服務(wù)所有者不穩(wěn)定，遷移更加痛苦等等。對于已經(jīng)采用微服務(wù)架構(gòu)的企業(yè)而言，沒有回頭路。需要找到解決方案來克服這些挑戰(zhàn)

面向“域”的微服務(wù)架構(gòu)

如果可以將微服務(wù)視為I/O綁定庫，而將“微服務(wù)架構(gòu)”視為大型的分布式應(yīng)用程序，則可以使用眾所周知的架構(gòu)來思考如何組織代碼。

因此，“面向域的微服務(wù)架構(gòu)”大量借鑒了已建立的組織代碼的方式，例如域驅(qū)動設(shè)計，干凈架構(gòu)，面向服務(wù)的架構(gòu)，以及面向?qū)ο蠛兔嫦蚪涌诘脑O(shè)計模式。Uber將DOMA視為創(chuàng)新，因為它是在大型組織的大型分布式系統(tǒng)中，利用既定設(shè)計原則的相對新穎的方法。

與DOMA相關(guān)的核心原理和術(shù)語如下：

• Uber不是圍繞單個微服務(wù)，而是圍繞相關(guān)微服務(wù)的集合——稱為域。
• Uber進一步創(chuàng)建稱為圖層的域的集合。域所屬的層確定了允許該域內(nèi)的微服務(wù)承擔什么依賴性——稱為層設(shè)計。
• Uber為域提供干凈的接口，這些域被視為集合的單個入口點——稱為網(wǎng)關(guān)。
• 最后，Uber確定每個域都應(yīng)該與其他域不可知，也就是說，一個域不應(yīng)該具有與在其代碼庫或數(shù)據(jù)模型內(nèi)部進行硬編碼的另一個域相關(guān)的邏輯。由于團隊經(jīng)常需要在另一個團隊的域中，包括邏輯(如，自定義驗證邏輯或數(shù)據(jù)模型上的某些元上下文)，因此我們提供了一種擴展架構(gòu)，以支持該域中定義明確的擴展點。

換句話說，通過提供系統(tǒng)的架構(gòu)，域網(wǎng)關(guān)和預(yù)定義的擴展點，DOMA打算將微服務(wù)腳骨從復(fù)雜的東西轉(zhuǎn)變?yōu)榭衫斫獾臇|西：結(jié)構(gòu)化的一組靈活，可重用和分層的組件。

以下將深入研究Uber在DOMA中的實施，已經(jīng)看到的價值，以及為可能希望采用這種方法的企業(yè)提供的實用建議。

DOMA的實施

域

Uber域代表一個或多個與邏輯功能分組綁定的微服務(wù)的集合。設(shè)計域時常見的問題是“域應(yīng)該有多大?” 在此Uber不提供任何指導(dǎo)。有些域可以包含數(shù)十個服務(wù)，有些域只能包含一個服務(wù)。

重要的任務(wù)是仔細考慮每個集合的邏輯角色。例如，Uber的地圖搜索服務(wù)構(gòu)成一個域，票價服務(wù)是一個領(lǐng)域，匹配平臺(匹配駕駛員)是一個域。這些也不總是遵循企業(yè)的組織結(jié)構(gòu)。Uber Maps組織本身分為三個域，在三個不同的網(wǎng)關(guān)后面有80個微服務(wù)。

層設(shè)計

層設(shè)計回答了“什么服務(wù)可以調(diào)用什么其他服務(wù)?”的問題。在Uber的微服務(wù)架構(gòu)中，可以將層設(shè)計視為“按比例分離關(guān)注點”。另外，可以將層設(shè)計視為“大規(guī)模依賴管理”。

層設(shè)計描述了一種機制，用于考慮Uber跨服務(wù)依賴項的失敗故障面(原文為失敗爆炸半徑， failure blast radius)和產(chǎn)品特異性。當域從底層移到頂層時，它們在中斷的情況下會影響較少的服務(wù)，并代表更多特定的產(chǎn)品使用案例。相反，底層的功能具有更多的依存關(guān)系，因此趨向于具有更大的故障面，并代表了更通用的業(yè)務(wù)功能集。下圖說明了此概念。

可以將頂層看作是特定的用戶體驗(比如移動功能)，而底層看作是通用的業(yè)務(wù)功能(比如賬戶管理)。這為我們思考故障面和域集成等問題提供了有益的啟發(fā)。

值得注意的是，在這個圖表中，功能常常從特定的“向下”到更普遍的“向下”。可以想象，隨著需求的發(fā)展，一個簡單的特性最終會越來越像一個平臺。事實上，這種向下的遷移是意料之中的，而且Uber的許多核心業(yè)務(wù)平臺一開始只是針對乘客或司機的特定功能，隨著我們發(fā)展了更多的業(yè)務(wù)線，它們變得越來越普遍(比如Uber Eats或Uber Freight)。

在Uber內(nèi)部，建立了以下五個層次。

• 基礎(chǔ)設(shè)施層。提供任何工程團隊可以使用的功能。這是Uber對諸如存儲或網(wǎng)絡(luò)等重大工程問題的解答。
• 業(yè)務(wù)層。提供Uber作為一個組織可以使用的功能，但這并不特定于特定的產(chǎn)品類別或業(yè)務(wù)(LOB)，如乘車、餐飲或貨運。
• 產(chǎn)品層。提供與特定產(chǎn)品類別或LOB相關(guān)的功能，但與移動應(yīng)用程序無關(guān)，比如“請求搭車”邏輯，它被多個搭車應(yīng)用程序(Rider、Rider“Lite”、m.uber.com等)利用。
• 演示層。提供與面向消費者的應(yīng)用程序(移動/web)中存在的特性直接相關(guān)的功能。
• 邊緣層。安全向外界開放優(yōu)步服務(wù)。這一層也支持移動應(yīng)用程序。

如您所見，后續(xù)的每一層都代表了越來越具體的功能分組，并且具有越來越小的故障面(換句話說，更少的組件依賴于該層內(nèi)的功能)。

網(wǎng)關(guān)

術(shù)語“網(wǎng)關(guān)API”在微服務(wù)架構(gòu)中已經(jīng)是一個廣泛建立的概念。Uber的定義與已建立的定義差別不大，除了傾向于將網(wǎng)關(guān)專門看作底層服務(wù)集合(稱之為域)的單個入口點之外。網(wǎng)關(guān)的成功依賴于API設(shè)計的成功。

上圖說明了網(wǎng)關(guān)的高級圖。它抽象出域的內(nèi)部細節(jié)——多個服務(wù)、數(shù)據(jù)表、ETL管道等。只有接口—RPC api、消息傳遞事件和查詢被公開給其他域。

由于上游使用者只在單個服務(wù)上操作，因此通過上游服務(wù)只接受單個依賴項(而不是依賴于某個域中可能存在的多個下游服務(wù))，網(wǎng)關(guān)在未來的遷移、可發(fā)現(xiàn)性和系統(tǒng)復(fù)雜性的整體降低方面提供了許多好處。如果從面向?qū)ο笤O(shè)計的角度來考慮網(wǎng)關(guān)，那么它們就是接口定義，它使Uber能夠根據(jù)底層“實現(xiàn)”(在本例中是底層微服務(wù)的集合)來做任何想做的事情。

擴展

擴展表示一種擴展域的機制。擴展的基本定義是，它提供了一種機制來擴展基礎(chǔ)服務(wù)的功能，而不改變該服務(wù)的實際實現(xiàn)，也不影響其總體可靠性。在Uber，提供兩種不同的擴展模型：邏輯擴展和數(shù)據(jù)擴展。擴展的概念允許Uber將架構(gòu)擴展到多個團隊，從而能夠彼此獨立地工作。

邏輯擴展

邏輯擴展為擴展服務(wù)的底層邏輯提供了一種機制。對于邏輯擴展，Uber使用provider or plugin模式的變體，并在逐個服務(wù)的基礎(chǔ)上定義接口。這使得擴展團隊能夠以接口驅(qū)動的方式實現(xiàn)擴展邏輯，而無需修改底層平臺的核心代碼。

如，一個司機上線(go online)。通常，我們會進行各種檢查，來確保司機可以運營(安全檢查、合規(guī)等)。每一個都屬于一個單獨的團隊。實現(xiàn)這一點的一種方法是讓每個團隊在相同的端點編寫邏輯，但這可能會引入復(fù)雜性。每個檢查都需要定制的、完全不相關(guān)的邏輯。

對于邏輯擴展，“go online”端點將定義一個接口，希望每個擴展都符合預(yù)定義的請求類型和響應(yīng)。每個團隊將注冊一個負責執(zhí)行此邏輯的擴展。在這種情況下，它們可能只是取一些關(guān)于驅(qū)動程序的上下文，然后返回一個bool，說明驅(qū)動程序是否可以上線。go online端點將簡單地遍歷這些響應(yīng)，并確定其中是否有錯誤。

這將核心代碼與每個擴展解耦，并提供擴展之間的隔離，而不知道其他邏輯正在執(zhí)行。圍繞它構(gòu)建更多的功能很容易，比如可觀察性或特性標記。

數(shù)據(jù)擴展

數(shù)據(jù)擴展提供了將任意數(shù)據(jù)附加到接口，來避免核心平臺數(shù)據(jù)模型膨脹的機制。對于數(shù)據(jù)擴展，Uber利用了Protobuf的Any功能，讓團隊可以向請求添加任意數(shù)據(jù)。服務(wù)通常會存儲這些數(shù)據(jù)或?qū)⑵鋫鬟f給邏輯擴展，便于核心平臺永遠不會對這個任意上下文進行反序列化(從而“knowing about”)。Protobuf的Any實現(xiàn)帶來了一些基礎(chǔ)設(shè)施開銷，以換取更強的類型。對于更簡單的實現(xiàn)，可以簡單地使用JSON字符串表示任意數(shù)據(jù)。

自定義

除了邏輯和數(shù)據(jù)擴展，Uber的許多團隊都引入了適合自己領(lǐng)域的擴展模式。例如，與presentation架構(gòu)綁定的許多集成使用基于DAG的任務(wù)執(zhí)行邏輯。

價值所在

Uber的幾乎每個主要域都在某種程度上受到了DOMA的影響。在過去的一年里，Uber主要關(guān)注業(yè)務(wù)層，它為不同的業(yè)務(wù)線提供了通用的邏輯。

DOMA在Uber還很年輕，然而從簡化開發(fā)人員體驗和降低整個系統(tǒng)復(fù)雜性的角度來看，它的早期表現(xiàn)非常積極。

產(chǎn)品與平臺

DOMA是Uber跨產(chǎn)品和平臺團隊一致努力的結(jié)果。平臺支持成本通常會下降一個數(shù)量級。產(chǎn)品團隊受益于guard rails和加速的開發(fā)。

例如，我們的擴展架構(gòu)的早期平臺使用者能夠通過采用擴展架構(gòu)減少代碼審查、規(guī)劃和用戶學(xué)習曲線的時間，將優(yōu)先級和集成新特性的時間從三天減少到三小時。

降低復(fù)雜性

以前的產(chǎn)品團隊必須調(diào)用大量的下游服務(wù)來利用一個域;現(xiàn)在只需要調(diào)用一個。通過減少加載新功能的接觸點數(shù)量，平臺能夠減少25-50%的登陸時間。此外，能夠?qū)?200個微服務(wù)劃分為70個域。其中大約有50%已經(jīng)實現(xiàn)，而且大多數(shù)都有未來采用的計劃。

未來的遷移

在Uber，計算出微服務(wù)的半衰期是1.5年，這意味著每1.5年我們的微服務(wù)就會有50%的變動。如果沒有網(wǎng)關(guān)，微服務(wù)架構(gòu)很容易因此陷入“遷移的噩夢”。不斷變化的微服務(wù)需要不斷進行上游遷移。

網(wǎng)關(guān)使團隊能夠避免對基礎(chǔ)域服務(wù)的依賴，這意味著這些服務(wù)可以在不強制上游遷移的情況下進行更改。

這些平臺有數(shù)百個依賴于它們的服務(wù)，而這些服務(wù)將不得不遷移現(xiàn)有的消費者。在這些情況下，遷移的成本會非常高，使得重寫一個完整的平臺變得不可行。

新的業(yè)務(wù)和產(chǎn)品線

實踐證明，使用DOMA設(shè)計的平臺具有更高的可擴展性和易于維護性。Uber采納DOMA的大多數(shù)團隊之所以這樣做，是因為支持新的業(yè)務(wù)線變得太昂貴了。

實用建議

Uber為希望采用DOMA的公司提供一些實用建議。指導(dǎo)原則是，根據(jù)Uber的經(jīng)驗，一個成熟的、深思熟慮的微服務(wù)架構(gòu)來自于在正確的時間朝著正確的方向緩慢推進。現(xiàn)實情況是，對于整個微服務(wù)架構(gòu)而言，真正的“重寫”是不可能的。

因此，Uber認為發(fā)展微服務(wù)架構(gòu)更像是“修剪園藝”，一步步上線正確增長，而不是自上而下或一次性架構(gòu)(或重新架構(gòu))。這是一個動態(tài)的，漸進的過程。

初創(chuàng)企業(yè)

驅(qū)動問題應(yīng)該是“何時應(yīng)采用微服務(wù)架構(gòu)?” 以及“這對企業(yè)有意義嗎?” 如上所述，盡管微服務(wù)為擁有大量工程師的企業(yè)帶來了運營優(yōu)勢，但這種做法的代價是復(fù)雜性的增加，復(fù)雜性的增加使功能的構(gòu)建更加困難。

在初創(chuàng)企業(yè)中，運營收益可能無法抵消架構(gòu)復(fù)雜性的增加。此外，微服務(wù)架構(gòu)通常需要專用的工程資源來支持，這對于早期公司來說可能超出預(yù)算，或者從優(yōu)先級的角度來看不是優(yōu)秀選擇。

考慮到這一點，完全擱置一段時間的微服務(wù)并非沒有道理。如果企業(yè)確實選擇采用微服務(wù)，則應(yīng)考慮“將微服務(wù)視為大型分布式應(yīng)用程序”的類比，并考慮要構(gòu)建的微服務(wù)之間的關(guān)注點分離。此外，請注意第一個微服務(wù)可能真正地描述了業(yè)務(wù)的核心，因此可能是最重要的。

中型企業(yè)

對于中型企業(yè)，已經(jīng)有了成熟的團隊，而關(guān)注點之間的明確區(qū)分變得模糊不清，那么不同功能和平臺之間的微服務(wù)架構(gòu)就變得更加有用。

在這個階段，企業(yè)可以開始考慮微服務(wù)之間的層次結(jié)構(gòu)。依賴管理可能變得更加重要，因為某些服務(wù)對于業(yè)務(wù)運營變得越來越至關(guān)重要，并且越來越多的團隊依賴于它們。

平臺化的早期投資可能會在未來帶來回報。如果一個人能夠創(chuàng)造出完全與產(chǎn)品無關(guān)的商業(yè)平臺，并且在核心平臺服務(wù)中避免任意的產(chǎn)品邏輯，那么就有可能避免技術(shù)債務(wù)。此時采用擴展來實現(xiàn)這個目標是有意義的。

鑒于微服務(wù)的數(shù)量可能仍然很低，將它們聚在一起可能沒有意義。然而，這里值得注意的是，Uber的DOMA實現(xiàn)上下文中的域可以包含單個服務(wù)，因此以“面向域”的方式思考仍然是有用的。

大型企業(yè)

較大的企業(yè)組織可能擁有數(shù)百名工程師和微服務(wù)以及數(shù)個依賴項。至此，DOMA完全發(fā)揮了作用。可能會有明顯的微服務(wù)集群，可以很容易地將它們組合在一起，并在它們前面放置網(wǎng)關(guān)。傳統(tǒng)服務(wù)通常需要開始進行重構(gòu)或重寫，然后再進行遷移。這意味著，如果網(wǎng)關(guān)已經(jīng)存在，網(wǎng)關(guān)將很快開始提供易于遷移方面的價值。

清晰的層次結(jié)構(gòu)也將變得越來越重要，因為某些服務(wù)作為特定功能或功能分組的“產(chǎn)品”服務(wù)運行，而其他服務(wù)將越來越多地支持多種產(chǎn)品，并被視為“平臺”。在此階段，保持任意產(chǎn)品邏輯與平臺的分離至關(guān)重要，這樣可以避免給平臺團隊帶來沉重的運營負擔以及整個系統(tǒng)的不穩(wěn)定。

寫在最后

Uber越來越多的團隊采用DOMA，并且仍在積極發(fā)展DOMA。DOMA的關(guān)鍵見解是，微服務(wù)架構(gòu)實際上只是一個大型的分布式程序，可以將其應(yīng)用于所有軟件的原理和演進。DOMA只是在實踐中考慮這些原則的一種方法。