01-应用扩展和架构演进

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前言

随着项目从使用者范围到用户体积的不断扩大，最原始的单体项目已经无法很好地支撑现代项目所需的要求。因此，项目的架构也随之不断演进。本文将介绍架构的演进过程，初步了解微服务架构。

一、项目扩展

AKF扩展立方体，取自畅销书《The Art of Scalability》，是AKF公司的技术专家对应用扩展的精妙总结。

这一理论为我们揭示了单体系统无限扩展的三个重要维度。

• X轴：水平复制
• Y轴：业务拆分
• Z轴：数据分片

X轴，通过水平复制，可以增加系统的节点数量，实现负载均衡和故障容忍。这种扩展方法既提高了系统的可用性和可伸缩性，又增强了系统的弹性和可靠性。
Y轴，通过业务拆分，可以将系统拆分成多个服务，实现服务化架构和微服务架构。这种扩展方式可以提高系统的模块化程度，降低系统间的耦合度，从而更好地应对复杂的业务需求和变化。
Z轴，通过数据分片，增加单个节点的处理能力，提高系统的性能和吞吐量。这种扩展方式能够轻松地满足系统的需求，同时也降低了系统复杂度和维护成本。

单纯的定义，可能不是很好理解，这里我们举个例子。大家应该都用过打车软件，比如滴滴。
假设这个打车软件从开始就是一个单体应用。在司机和乘客不多的时候，都可以正常使用。但是到了下班高峰期或者旅游高峰期，数据量忽然增长，打车软件就出现了问题。这个时候就可以通过水平复制来进行处理，多加几套相同的服务，支撑住用户的请求即可。为了让打车软件收益更多，推出了很多招揽司机和给乘客发送红包的促销活动，单个地区的数据量又再次暴涨。这时，就需要将目前的单体应用切分，推出乘客服务模块，司机服务模块，订单模块，投诉模块等等。以此来应对客户的各项需求。但随着用户群体的不断扩大，这个打车软件已经覆盖了不止一座城市，数据量再次增加。这个时候就可以通过地区进行切分，每个地区使用自己独立的数据库。

总之，AKF扩展立方体为我们呈现了一种系统化的应用扩展方法。遵循这三个扩展模式，我们能够构建一个无限扩展的单体系统，从而实现系统的持续增长和优化。

二、架构演进

通过以上的示例可以明显地观察到，在项目的扩展过程中，架构的不断演进是不可避免的。从单体应用到微服务应用，也是ORM到SOA的转变。

下面看下图中框架的一些基本特点。

ORM框架：

• 对象关系映射（ORM）框架用于简化应用程序和数据库之间的交互，将对象模型和关系数据库模型进行映射。
• 提供了编程接口来方便地进行数据库操作，避免了手动编写大量的SQL语句。 增加了开发效率，减少了对数据库操作的重复性工作。
• 支持对象化的数据访问，降低了数据库操作的复杂性，提高了代码的可维护性。

MVC框架：

• MVC（模型-视图-控制器）框架是一种软件架构模式，将应用程序分为模型、视图和控制器三个部分。
• 模型负责处理应用程序的业务逻辑和数据操作，视图负责呈现数据给用户，控制器负责处理用户的输入和控制应用程序的流程。
• 提供了良好的代码组织和可维护性，使得开发者可以更好地分离关注点，降低了耦合度。 使得前端和后端的开发可以更好地分离，提高了团队协作的效率。

RPC框架：

• 远程过程调用（RPC）框架是一种用于实现跨网络通信的技术，使得应用程序可以像调用本地函数一样调用远程服务。
• 提供了透明的远程调用，隐藏了网络通信的细节，使得分布式系统的开发更加简单和高效。
• 支持多种协议，如HTTP、TCP等，使得不同的系统可以进行跨语言和跨平台的通信。
• 提供了良好的性能和可靠性，使得分布式系统可以更好地进行扩展和集成。

SOA框架：

• 面向服务的架构（SOA）框架将应用程序分解为一组小型、相互独立的服务，每个服务都围绕着特定的业务功能进行构建。
• 提供了松耦合和高内聚的特性，使得系统更加灵活、可维护和可扩展。
• 支持服务的复用和组合，使得系统可以更好地满足不断变化的业务需求。
• 提供了良好的可伸缩性和可靠性，使得系统可以更好地适应不同的负载和故障情况。

通过上面打车软件的例子，结合几个框架的特点，不难看出，在项目构建初期，由于用户人数不足、服务过于单一，仅通过简单的ORM架构或者MVC架构就可以满足初期的项目需求。但随着业务扩大，用户增多，RPC架构和SOA架构逐渐取代之前的架构，以便满足更加丰富的用户需求。每个架构的演进，都是为了解决上一个架构带来的问题。

其实，面向服务的SOA架构，已经有了微服务架构的雏形。微服务架构是一种更加轻量化的面向服务的架构风格，它将应用程序划分为一组小型服务单元，每个服务单元都具有自己的独立部署、运行和监控能力。微服务架构的出现是解决SOA架构在大型组织中的复杂性问题。SOA架构演进成为微服务架构的关键是将服务分解为更小的服务单元，并使用容器化的方式进行部署和运行。

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总结

通过对AKF扩展立方的阐述，说明了单体系统不断扩展的三个方向。随着项目的扩展，底层框架也在不断演进，来适应新的需求。为了项目有更好的可扩展性、可维护性和可靠性，同时也是为了可以从容应对技术栈的升级，微服务架构也就应运而生，成为云原生中的一员。