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越來越多的組織開始放棄單體應用,逐步轉向微服務的架構模式–將業務流程分為多個獨立的服務。
例如,在一個機票預訂中,就可能涉及許多個單獨的過程:在航空公司預訂機票,付款,並在機票成功預訂后向客戶發送確認信息。
微服務架構,就是將各個流程按照業務拆分為獨立的服務。在上面的示例中,機票預訂服務可以被拆分為機票預訂,付款和確認,拆分后的微服務可以通過接口相互通信。
那么,微服務與單體應用,究竟有什么不同?
對比1:網絡延遲
當涉及微服務時,有一個基本的物理定律在起作用,每當微服務通過網絡調用另一服務時,字節就通過網絡發送,這涉及將字節轉換為電信號或脈沖光,然后將這些信號轉換回字節。根據模擬結果,微服務調用的等待時間至少為24ms。如果我們假設實際處理大約需要100毫秒,則總處理時間如下所示:

網絡延遲-微服務與單體應用
假設在理想情況下,所有調用執行可以同時發生,並且彼此之間不依賴–這稱為扇出模式( fan-out pattern)。下圖顯示了隨着越來越多的調用同時執行,總時間如何減少。

同時執行多個調用意味着總執行時間減少
並行執行所有調用,意味着最長的調用執行完,服務將返回給使用者。
從上圖可以看出,單體應用沒有網絡延遲,因為所有調用都是本地調用。即使在完全可並行化的世界中,單體應用仍會更快。而微服務由於需要多個服務間通信,即使並行調用,也是需要一定的網絡延遲。
這一次,單體應用勝利了。
對比2:復雜性
考慮復雜性時,有許多因素在起作用:開發的復雜性和運行軟件的復雜性。
由於開發的復雜性,在構建基於微服務的軟件時,代碼庫的大小會快速增長。因為微服務涉及多個源代碼,使用不同的框架甚至不同的語言。由於微服務需要彼此獨立,因此經常會有代碼重復。
另外,由於開發和發布時間不一致,因此不同的服務可能會使用不同版本的庫。
對於日志和監控方面,在單體應用中,日志記錄就像查看單個日志文件一樣簡單。但是,對於微服務,跟蹤問題可能涉及檢查多個日志文件。不僅需要查找所有相關的日志輸出,而且還需要以正確的順序將它們放在一起。
在Kubernetes集群中運行微服務時,復雜度進一步增加。雖然Kubernetes啟用了諸如彈性伸縮等功能,但它並不是一個易於管理的系統。要部署單體應用,簡單的復制操作就足夠了。要啟動或停止單體應用,通常只需一個簡單的命令即可。還有與單體應用相比,事務還增加了運行微服務架構的復雜性。跨服務的調用,很難保證數據是同步的。例如,執行不當的調用,重試可能會執行兩次付款。
這一次,單體應用又勝利了。
對比3:可靠性
在微服務中,如果A服務通過網絡以99.9%的可靠性調用B服務(這意味着在1000個調用中,有一個將由於網絡問題而失敗),這時B調用再C服務,我們將獲得99.8%的可靠性。

隨着調用時間的延長,可靠性下降
因此,在設計微服務架構時,要考慮網絡會在某個時刻斷開。微服務提供了一些解決此問題的解決方案。Spring Cloud提供了負載均衡和網絡故障處理,諸如Istio之類的服務網格還能夠處理多種編程語言的服務。當微服務集群中的服務失敗時,集群管理器給出替代方案。這就使得微服務架構具有高度的彈性。
Netflix創建了一個名為Chaos Monkey的工具,該工具可以模擬隨機終止虛擬機和容器。微服務的開發者,可以使用Chaos Monkey的工具在測試環境模擬網絡斷連和網絡故障等問題,這樣,他們就可以確保系統能夠處理生產環境中的停機故障。
單體應用中的所有調用都是在本地完成,因此很少發生網絡故障,雖然如此,然而單體應用在雲環境卻無法滿足彈性伸縮的需求。
最后,微服務取得了勝利。
對比4:資源使用
一般來說,微服務會比單體應用使用更多的資源。即使在Docker中運行時,基准測試發現,雖然服務連接數量下降了8%,但是容器編排還將消耗資源,日志聚合和監視也將消耗資源。
但是,微服務使我們可以更聰明地使用資源。由於集群管理器可以根據需要分配資源,因此實際的資源使用量可能要低得多。
在軟件中,20%的代碼一般會完成80%的工作。如果單體應用的一個實例使用8GB,則兩個實例使用16GB,依此類推。使用微服務后,我們可以把單體應用中負責主要職能的20%代碼提取成一個服務,因此對於兩個實例,我們的RAM使用量為降低到了9.6GB左右。
下圖顯示了資源使用情況的差異。

隨着越來越多的實例在運行,單體應用比微服務需要更多的資源
資源使用率方面,微服務勝利了。
對比5:擴展的精確性
單體應用的擴展有多種辦法,運行多個實例,或運行多個線程,或者使用非阻塞IO。對於微服務架構,這三個也都是適用的。
但是,面對客戶端越來越多的請求,由於微服務架構更精細,因此擴展單個服務也更加精細。所以,對於微服務來說,擴展既簡單又精確。而且,由於微服務的資源消耗較少,又可以節省資源。

相比單體應用,微服務精確的擴展和更少的資源使用,是一個明顯的勝利。
對比6:吞吐量
讓我們再看一個性能指標–吞吐量。在微服務架構體系中,數據需要在不同服務之間發送,從而會產生一定的開銷。如果微服務還不是一個分布式架構,那么他的吞吐量還不如一個單體應用高。