系统架构演变

目录

 前言

1.单体应用架构

2.垂直应用架构

3.分布式架构

4.SOA架构

5.微服务架构（SpringCloud 是属于微服务其中的一种架构）

6.服务网格化架构(Service Mech)

简述系统架构的演变

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 前言

随着互联网的发展，网站应用的规模不断扩大。需求的激增，带来的是技术上的压力。系统架构也因此也不断的演进、升级、迭代。从单一应用，到垂直拆分，到分布式服务，到SOA，以及现在火热的微服务架构，还有在Google带领下来势汹涌的Service Mesh。今天就回顾历史，看一看系统架构演变的历程；把握现在，学习现在最火的技术架构；展望未来，争取成为一名优秀的Java工程师。

    接下来我们就来了解一下每种系统架构。

1.单体应用架构

    互联网早期，一般的系统应用流量较小，只需一个应用，将所有功能代码都部署在一起就可以，这样可以减少开发、部署和维护的成本。

    比如说一个电商系统，里面会包含很多用户管理，商品管理，订单管理，物流管理等等很多模块，我们会把它们做成一个web(PC)项目，然后部署到一台Tomcat等应用服务器上。

优点：

• 项目架构简单，小型项目的话， 开发成本低

• 项目部署在一个节点上， 维护方便

缺点：

• 全部功能集成在一个工程中，对于大型项目来讲不易开发和维护

• 项目模块之间紧密耦合，单点容错率低

• 无法针对不同模块进行针对性优化和水平扩展

2.垂直应用架构

    随着访问量的逐渐增大，单一应用只能依靠增加节点来应对，但是这时候会发现并不是所有的模块都会有比较大的访问量。

    还是以上面的电商为例子， 用户访问量的增加可能影响的只是用户和订单模块， 但是对消息模块的影响就比较小. 那么此时我们希望只多增加几个订单模块， 而不增加消息模块. 此时单体应用就做不到了， 垂直应用就应运而生了。

    所谓的垂直应用架构，就是将原来的一个应用拆成互不相干的几个应用，以提升效率。比如我们可以将上面电商的单体应用拆分成：

• 电商系统(用户管理、商品管理、订单管理)

• 后台系统(用户管理、订单管理、物流管理)

• CMS系统(消息管理、用户管理、运营管理)

这样拆分完毕之后，一旦用户访问量变大，只需要增加电商系统的节点就可以了，而无需增加后台和CMS的节点。

优点：

• 系统拆分实现了流量分担，解决了并发问题，而且可以针对不同模块进行优化和水平扩展

• 一个系统的问题不会影响到其他系统，提高容错率

缺点：

• 系统之间相互独立， 无法进行相互调用，会有重复的开发功能

• 系统间相互独立，会有很多重复开发工作，影响开发效率。比如每个系统都要去判断用户是否已经登录，这就是一个重复的代码。

3.分布式架构

    当垂直应用越来越多，重复的业务代码就会越来越多。比如上面的用户管理，这时候，我们就思考可不可以将重复的代码抽取出来，做成统一的业务层作为独立的服务，然后由前端控制层调用不同的业务层服务呢？

    这就产生了新的分布式系统架构。它将把工程拆分成表现层和服务层两个部分，服务层中包含业务逻辑。表现层只需要处理和页面的交互，业务逻辑都是调用服务层的服务来实现。

优点：

• 抽取公共的功能为服务层，提高代码复用性

缺点：

• 系统间耦合度变高，调用关系错综复杂，难以维护

4.SOA架构

    在分布式架构下，当服务越来越多，容量的评估，小服务资源的浪费等问题逐渐显现，此时需增加一个调度中心对集群进行实时管理。此时，用于资源调度和治理中心(SOA Service Oriented Architecture，面向服务的架构)是关键。

优点：

• 使用注册中心解决了服务间调用关系的自动调节

缺点：

• 服务间会有依赖关系，一旦某个环节出错会影响较大( 服务雪崩 )

• 服务关心复杂，运维、测试部署困难

5.微服务架构（SpringCloud 是属于微服务其中的一种架构）

微服务架构在某种程度上是面向服务的架构SOA继续发展的下一步，它更加强调服务的"彻底拆分"。

面说的SOA，英文翻译过来是面向服务。微服务，似乎也是服务，都是对系统进行拆分。因此两者非常容易混淆，但其实缺有一些差别：

 

优点：

• 服务原子化拆分，独立打包、部署和升级，保证每个微服务清晰的任务划分，利于扩展

• 微服务之间采用Restful等轻量级http协议相互调用

缺点：

• 分布式系统开发的技术成本高（容错、分布式事务等）

6.服务网格化架构(Service Mech)

Service Mesh作为下一代微服务技术的代名词，Sevice Mesh相比于微服务框架的优点在于它不侵入代码，升级和维护更方便。它经常被诟病的则是性能问题。即使回环网络不会产生实际的网络请求，但仍然有内存拷贝的额外成本。另外有一些集中式的流量处理也会影响性能。

(ServiceMesh)也被形象称为边车(Sidecar)模式。

优点：

• 屏蔽分布式系统通信的复杂性(负载均衡、服务发现、认证授权、监控追踪、流量控制等等)，服务只用关注业务逻辑

• 真正的语言无关，服务可以用任何语言编写，只需和Service Mesh通信即可

• 对应用透明，Service Mesh组件可以单独升级

缺点：

• Service Mesh组件以代理模式计算并转发请求，一定程度上会降低通信系统性能，并增加系统资源开销

• Service Mesh组件接管了网络流量，因此服务的整体稳定性依赖于Service Mesh，同时额外引入的大量Service Mesh服务实例的运维和管理也是一个挑战

总结：不管是一代微服务、二代微服务、还是Service Mech，都不是架构演变的终点。

简述系统架构的演变

• 单一应用架构

  • 当网站流量很小时，只需要一个应用，将所有的功能都部署再一起，以减少部署环节点和成本
  • 此时，用于简化增删改查工作量的 数据服务框架（ORM）是关键

• 垂直应用架构

  • 当访问量逐渐增大，单一应用增加机器带来的加速度越来越小，将应用拆成互不相干的几个应用，以提升效率。
  • 此时，用于加速前端页面开发的 Web框架(MVC) 是关键。

• 分布式服务架构

  • 当垂直应用越来越多，应用之间交互不可避免，将核心业务抽取出来，作为独立的服务，逐渐形成稳定的服务中心，使前端应用能更快速的响应多变的市场需求。
  • 此时，用于提高业务复用及整合的 分布式服务框架(RPC) 是关键。

• 流动计算架构

  • 当服务越来越多，容量的评估，小服务资源的浪费等问题逐渐显现，此时需增加一个调度中心基于访问压力实时管理集群容量，提高集群利用率。
  • 此时，用于提高机器利用率的 资源调度和治理中心(SOA) 是关键。