什么是微服務

微服務是一種應用架構，它將每個應用功能都放在自己的服務中，與其他服務隔離。這些服務是松散耦合的，可獨立部署。

這種架構的出現是為了解決舊的 Web 應用開發的單體方法。在單體軟件中，所有的東西都是作為一個單元構建的，所有的業務邏輯都被歸入一個廣泛的應用。

這種方法使更新代碼庫的過程變得復雜化，因為它影響到整個系統，即使是最小的代碼改動也需要構建和部署整個軟件的新版本。此外，哪怕你只想擴展應用的某個特定功能，卻需要擴展整個應用來實現它。

微服務解決了單體系統所面臨的這些挑戰，它將應用從一個整體分割成幾個小部分。

什么時候應該使用微服務？

從本質上講，微服務架構解決了龐大、復雜應用的快速開發問題。

對于“哪個更好?”這一問題，目前還沒有通用的答案。答案取決于各種情況，因為每一種情況都有其好處和缺點。

下面是一些微服務架構的優點和缺點，你可能對此已經有所了解：

優點

• 語言不可知性：微服務并不限于特定的編程語言，每個微服務都可以用不同的語言來編寫，以支持選定的通信協議。
• 可擴展性：由于微服務和它的職責可以由開發者共同承擔，所以如果有一個大的團隊參與到這個項目中，應用就會變得更加易于維護。
• 無限迭代：由于開發者不會被其他組件所束縛，所以在微服務上迭代會變得更加簡單。
• 單元測試：由于微服務是獨立的應用，它的重點是特定的功能，因此，開發者可以很輕松地編寫測試腳本，以驗證該特定功能。

缺點

要作為一個整體來管理是很困難的：凱撒大帝有一句名言“分而治之”(divide et impera，拉丁語)，即使在這里也可以大規模應用，但是要謹慎，因為過多的活動部分會變得難以管理。

• 難以追蹤：如果架構變得過于復雜，微服務之間的通信渠道會非常多，出現錯誤后會很難追溯并確定故障點。
• 需要大量的專業知識：構建和部署微服務要求非常高的計劃和協調方面的軟技能。
• 具有挑戰性的測試：測試是一把雙刃劍，因為微服務作為一個整體更難測試。集成和端到端的測試同樣會有挑戰。
• 審計日志：可能更難獲得和調查。

在架構方面，SaaS 微服務非常適合，因為微服務是 SaaS 應用的一個不錯的選擇。由于這類應用想要用戶付錢買單，那么它就需要提供高可用的服務，因此將軟件分成小塊可以加快恢復速度。同時，SaaS 應用的發展主要是由其社區推動，所以，它也會受到很多變化的影響，而通過微服務和解耦，開發者可以獲得了靈活性，這是單體架構無法提供的。

單體應用程序可能難以水平擴展，因為你必須復制整個應用程序，如果它依賴于單個數據庫，這個過程將變得更加困難。另一邊，微服務卻可以根據單個服務進行擴展、復制或負載平衡。比如，如果你需要發送更多的電子郵件，你只需要擴展負責電子郵件功能的微服務。今天你有 10 個用戶，明天你有 1000 個;SaaS 應用可以在短時間內維持大規模的增長，這就是為什么他們的架構必須要以最經濟的方式進行輕松擴展的原因。

這樣還可以減少資源的消耗，因此可以減少賬單。所以，可以肯定地說，微服務是 SaaS 企業架構的下一個階段。

弄清你是否需要微服務的最好方法是問自己：我有關于單體應用的問題嗎?如果有的話，或許你應該考慮轉向微服務。如果沒有，那就堅持下去——沒有必要把時間花在一個根本不存在的問題上。

微服務通信是如何工作的？

由于服務之間彼此獨立，所以與微服務的通信需要好好選擇。通信協議的使用不當會造成應用的性能下降，大家必須根據自己應用的具體需求來選擇通信協議。

有兩種通信方式可以選擇：同步通信和異步通信，這是請求 - 響應和基于事件的模式的基礎。

在第一種情況下，即同步方式，客戶端發送請求并等待響應。這種方法有一個缺陷，那就是它是一個阻塞模式。但是，如果你有一個讀操作非常多的應用時，那就不一定了，因為你的應用更傾向從外部讀取和接受信息。在這種情況下，使用同步方式可能是一個很好的選擇，特別是當它涉及實時數據時。

我們的另一個選擇是異步通信，這是一個非阻塞模式。如果你想要一種有彈性的微服務，那么，與同步通信相比，異步通信是一種更好的選擇。在這種情況下，客戶端會發送一個請求，收到請求的確認，并將其遺忘。這種方法最適用于大量寫操作、無法承受數據記錄丟失的應用。

下面是一些涉及微服務通信的解決方案，你可以從中選擇：

• 基于 HTTP 的 REST
• 基于 HTTP/2 的 REST
• WebSocket
• TCP 套接字
• UDP 數據包

好好考慮最適合自身需求的通信協議，因為這將使應用響應更快、效率更高。

為什么 NodeJS 用于微服務？

在構建微服務時，有很多頂級編程語言可供選擇。NodeJS 就是其中之一。那么，為什么 NodeJS 是最佳選擇呢?

• 單線程 & 異步：NodeJS 使用事件循環來執行代碼，允許異步代碼被執行，從而使服務器能夠使用非阻塞機制來響應。
• 事件驅動：NodeJS 使用事件驅動架構，該架構建立在軟件開發的常見模式上，被稱為發布 - 訂閱或觀察者模式，能夠構建強大的應用，尤其是實時應用。
• 快速和高度的可擴展性：運行環境建立在最強大的 JavaScript 引擎之一 V8 JavaScript Engine 之上，因此代碼執行速度快，使得服務器能夠同時處理多達 10000 個并發請求。
• 易于開發：創建多個微服務會導致重復的代碼。Node.js 的微服務框架很容易創建，因為它抽象了大部分的底層系統。所以用這種編程語言創建一個微服務可以像寫幾行代碼一樣簡單。

實施微服務架構

我們從創建用于用戶管理的微服務開始，它將使用 TCP 數據包進行通信，并負責對用戶進行 CRUD 操作。我們將使用 PacketSender 對其進行測試，PacketSender 是一個免費的工具，用于發送支持 TCP 的網絡數據包。

微服務的架構和作用域被進一步界定。因此，從演示的角度來看，通過 HTTP 實現一個微服務與實現 NodeJS API 沒有什么不同。

同時，通過 HTTP 來使用 REST 也很容易，但如果從這個協議切換到其他協議時，會出現一些問題。這也是本文中我們將會使用 TCP 包的異步模式來與微服務通信的原因。

我們將使用 NestJS 作為應用的框架。它并非 NodeJS 微服務框架，而是一個用于構建服務器端應用的框架。但是，由于其內置了多個微服務特性，使得工作變得更加容易。

步驟一：微服務設置

用 Node.js 構建微服務相當容易，尤其是用 NestJS 框架。開始時，可以使用 CLI 創建一個新的 NestJS 應用，使用如下命令：

npx @nestjs/cli new user-microservice

該命令會創建并初始化一個新項目。要開始構建一個微服務，你需要安裝以下軟件包：

npm i --save @nestjs/microservices

最后，為了讓微服務啟動和運行，我們需要用以下內容更新 main.ts 文件：

import { INestMicroservice } from '@nestjs/common';
import { NestFactory } from '@nestjs/core';
import { Transport } from '@nestjs/microservices';
import { AppModule } from './app.module';

async function bootstrap() {
  const microservicesOptions: any = {
    transport: Transport.TCP,
    options: {
      host: '127.0.0.1',
      port: 8875,
    },
  };

  const app: INestMicroservice = await NestFactory.createMicroservice(
    AppModule,
    microservicesOptions,
  );

  app.listen(() => console.log('Microservice is listening'));
}
bootstrap();

NestJS 支持幾個內置的傳輸層實現，稱為傳輸器。上面的代碼將創建一個微服務，通過 TCP 傳輸層綁定到本地機器的 8875 端口進行通信。

步驟 2：微服務監聽消息

我們可以使用消息模式或事件模式來與微服務通信。

消息模式的作用就像一個請求 - 響應方法，它適用于在服務之間交換消息，而當你只想發布事件而不等待響應時，就可以使用事件模式。

在我們的案例中，我們只實現根據給定的輸入創建一個用戶的功能，并且將獲得創建的用戶。因此，我們將在 app.controller.ts 文件中注冊一個名為 create_user 的消息模式。

@Controller()
export class AppController {
  constructor(private readonly appService: AppService) {}

  @MessagePattern('create_user')
  async createUser(@Payload() payload: CreateUserDto) {
    const user = await this.appService.createUser(payload);
    return user;
  }
}

我們抽象出創建新用戶的邏輯，因為它可以根據需求和使用的數據庫以各種方式實現，我們將只關注與微服務相關的主題。

我們用來創建一個新用戶的有效負載有以下格式：

import { IsString, IsEmail } from 'class-validator';

export class CreateUserDto {
  @IsEmail()
  email: string;
 
  @IsString()
  password: string;
}

一個帶有 email 和 password 的簡單對象

步驟 3：測試微服務

為了測試這個微服務，我們將使用 PacketSender 向應用發送一個 TCP 包。為此，將地址和端口設置為 127.0.0.1:8875，并從右側的下拉菜單中選擇 TCP。要對我們的信息進行編碼，請使用 ASCII 字段，并用以下值來完成：

122#{"pattern":"create_user",
"data":{"email":"d@gmail.com","password":"12345678"},
"id":"ce51ebd3-32b1-4ae6-b7ef-e018126c4cc4"}

pattern：是我們正在尋找的信息，create_user。

data：是我們要發送的 JSON 對象，一個帶有 email 和 password 的對象。

值 122 代表我們的消息的長度，從第一個大括號開始到最后一個大括號(包括兩個)。

數據包發送器配置

如果我們點擊 Send 按鈕，我們會看到如下日志：

日志活動

第二個是我們發送給微服務的內容，第一個是我們收到的內容。里面的響應是由我們的微服務返回的對象，即被創建的用戶。

步驟 4：API 網關

現在我們有了微服務，并進行了快速測試，看它是否能接收請求并返回響應，現在是時候創建一個 API 網關并將其連接到微服務上了。

為此，我們將使用上面描述的相同步驟創建一個新的 NestJS 應用，然后用以下內容更新 app.module.ts 文件。

import { Module } from '@nestjs/common';
import { AppController } from './app.controller';
import { AppService } from './app.service';
import { ConfigService } from "./config/config.service";

@Module({
  imports: [],
  controllers: [AppController],
  providers: [
    {
      provide: 'USER_MICROSERVICE',
      useFactory: (configService: ConfigService) => {
        const options = {
          transport: Transport.TCP,
          options: {
            host: configService.get('USERS_MICROSERVICE_HOST'),
            port: Number(configService.get('USERS_MICROSERVICE_PORT')),
          },
        };
        return ClientProxyFactory.create(options as ClientOptions);
      },
      inject: [ConfigService],
    },
    AppService,
  ],
})
export class AppModule {}

我們將使用 .env 文件，我們將在其中存儲任何與配置有關的值。這些文件將在一個配置服務的幫助下被讀取。該微服務可以在 host 127.0.0.1:8875 處找到，其中 port 為 8875。

通過上面的代碼，我們使用 ClientProxy 注入一個新的對象，代表與我們的用戶 - 微服務的連接。這個 NestJS 類提供了幾個內置的工具來與遠程微服務交換信息。

為了使用這個鏈接對象，我們可以在 AppController 或 AppService 中注入它，如下所示：

@Controller()
export class AppController {
  constructor(
    @Inject('USER_MICROSERVICE') private readonly client: ClientProxy,
    private readonly appService: AppService
  ) {}

  @Post('create-user')
  async createUser(@Body() payload: CreateUserDto) {
    return this.client.send('create_user', payload).toPromise();
  }
}

現在，每次 API 在路由 create-user 處受到 POST 請求時，API 網關將把請求和有效載荷一起轉發給微服務，然后從微服務返回響應給用戶。