微服务 vs 单体架构：关键差异、优缺点

在微服务出现之前？

在微服务出现之前，开发应用程序都是采用单体架构。这意味着应用程序的所有组件，本质上整个代码库，都是一个整体。例如，在线商店应用程序。它的所有功能，比如用户认证、购物车、产品目录、促销活动、通知等，都会存在一个代码库中，作为单体应用程序的一部分。所有内容都作为一个整体进行开发、部署和扩展。



这种方法意味着应用程序必须用单一的编程语言编写，使用同一个技术栈，并运行在同一个运行时环境中。如果不同团队负责应用程序的不同部分，他们需要大量协调，以避免互相干扰。此外，如果开发人员更改了支付功能，他们需要重新构建和部署整个应用程序，而不仅仅是更新和部署支付功能。

虽然单体架构曾是应用开发的先驱，但随着应用程序规模和复杂性不断增加，这种架构开始带来重大挑战：
 

1. 团队合作挑战

• 随着代码库规模的增长，团队之间的协调变得越来越困难。应用程序的各个组件通常紧密耦合，使得管理和修改特定部分变得更加复杂，容易影响到其他部分。

2. 扩展限制

• 单体应用程序在扩展方面缺乏灵活性。例如，如果购物车功能在节日促销期间流量激增，你无法单独扩展购物车功能，而必须扩展整个应用程序。这不仅增加了基础设施成本，还降低了整体扩展能力。

3. 依赖冲突

• 单体应用程序在依赖管理方面也面临挑战。例如，如果支付功能需要第三方模块的 1.8 版本，而通知功能需要 1.7 版本，由于单一代码库的特性，应用程序只能使用其中一个版本，导致功能受限。

4. 冗长的发布流程

• 单体应用程序的更新发布时间较长，因为即使是很小的改动，也需要重新构建、测试和部署整个应用程序。这大大延长了新功能上市或更新的时间。

随着应用程序变得更加复杂，这些挑战越来越艰巨，微服务架构成为了解决方案。

什么是微服务架构？

微服务架构是一种现代软件开发方法，它将应用程序结构化为一组小型、独立且松耦合的服务。在微服务架构中，每个服务都负责处理特定的业务功能，例如用户认证、购物车管理、支付处理或产品目录管理。这些服务虽然独立运行，但通过定义明确的 API 彼此沟通。

与所有功能紧密集中在单一代码库中的单体架构不同，微服务将应用程序拆分成更小、更易于管理的组件。每个服务都可以独立开发、部署和扩展，从而提供更高的灵活性和效率。
 

微服务架构的关键特性

1. 去中心化

• 每个服务围绕特定的业务领域构建，并独立运行。团队可以根据特定服务的需求，选择最合适的编程语言、框架和数据库进行开发。

2. 独立部署

• 微服务的更改或更新可以独立部署，不会影响应用程序的其他部分。这样可以最大程度减少停机时间，并降低部署过程中出现错误的风险。

3. 弹性扩展

• 各个服务可以独立扩展。例如，如果购物车功能流量激增，只需扩展该服务，而不会影响应用程序的其他部分。

4. 高故障容许度

• 微服务设计具备容错能力。如果某个服务出现故障，并不会导致整个系统崩溃，其他服务仍然可以正常运行。

5. 更快的开发与部署

• 团队可以同时开发不同的微服务，从而加快开发周期，实现更快速的功能迭代和部署。

微服务是如何操作的？

1. 每个微服务通常包括以下部分：

• 业务逻辑： 提供核心功能。

• 数据库： 专用于该服务需求的独立数据库或存储系统（尽管某些微服务可能共享数据库，但这种情况较少）。

• API 层： 与其他服务或外部系统交互的定义接口。

2. 例如，在一个在线商店中：

• 用户认证服务负责处理登录和注册。
• 购物车服务负责添加和移除购物车中的商品。
• 支付服务负责处理交易。

这些服务通过轻量级协议进行通信，例如 HTTP/REST、gRPC 或消息队列。

微服务架构的挑战

尽管微服务带来了显著优势，但也引入了一些复杂性，例如：

• 运维开销提高： 管理多个服务需要强大的基础设施和工具来支持监控、日志记录和调试。

• 复杂的服务间通信： 确保服务之间的通信可靠且高效可能具有挑战性。

• 数据一致性问题： 跨服务管理数据通常需要分布式数据库策略。

• 较高的学习曲线： 团队需要具备设计、部署和维护微服务系统的专业知识。

微服务对现代 IT 基础设施是否必不可少？

微服务是否对现代 IT 基础设施至关重要，取决于组织的具体需求、目标和规模。尽管微服务提供了许多优势，但它并不是万能的解决方案，并不适用于所有场景。
 

1. 软件工程专业学士学位

A. 可扩展性和性能

• 学士学位课程强调处理可扩展的应用程序，例如学习 React 框架构建高性能全栈解决方案，以及学习云管理技术，以在云原生环境中独立扩展服务。

B. 敏捷性和灵活性

• 学士学位课程注重灵活应对各种挑战，例如在关系型数据库管理系统 (RDBMS) 中设计适应性强的系统，并在系统分析与设计中应用敏捷原则，以符合不断变化的需求。

C. 复杂且不断演变的应用程序

• 学士学位课程通过教授 PHP 和 MySQL 的高级 Web 设计技术，以及使用 JavaScript 和 jQuery 创建动态接口，为学生应对模块化、复杂的系统做好准备。

D. 掌握云原生

• 现代专业学士学位课程融合云管理和网络安全知识，帮助学生适应云原生系统，就像微服务利用云原生工具优化部署和安全性一样。

E. 弹性和容错性

• 构建具有容错能力的强大系统，与课程中专注于计算机安全基础和使用 Kotlin 开发弹性移动应用的内容相同。

2. 软件工程专业文凭

A. 小型应用程序

• 文凭课程更聚焦、更紧凑，教授学生开发小型或特定项目所需的基础技能。同样，单体架构更适用于不需要大规模扩展或模块化的小型应用程序。

B. 有限资源

• 文凭课程通常时间更短、成本更低，非常适合资源有限的个人或组织。类似地，当基础设施和运营预算不足时，单体架构是一项实用的选择。

C. 初创阶段的公司

• 文凭课程提供快速、实用的技能，帮助学生快速进入职场或支持早期职业发展。这类似于单体架构加快了初创公司构建最小可行产品 (MVP) 的上市时间。

D. 稳定且成熟的系统

• 文凭课程侧重于实践和实际应用，类似于单体架构非常适用于稳定、可预测、变动较小的系统。

结论

软件工程专业学士学位与微服务架构的原则相似度极高：全面性、可扩展性，适用于长期且具有重大影响的目标。另一方面，专业文凭则与单体架构的特性相匹配：专注、高效，适用于规模较小或面对较简单的挑战。

无论是在教育选择还是架构决策中，二者的选择都取决于你的目标、资源以及需求的复杂性。