7-从单体应用迁移到微服务

7-从单体应用迁移到微服务

本文出自Nginx官网，是微服务介绍系列文章的第七篇，也是最后一篇。原文地址：https://www.nginx.com/blog/refactoring-a-monolith-into-microservices/

1.介绍

这是微服务系列文章的最后一篇，在第一篇文章中我们比较了微服务架构应用和单体应用的差异，讨论了微服务架构的优点与缺点；随后又讨论了使用API网关、进程间通信、服务发现、处理分布式数据管理、微服务部署等内容；在本篇文章中我们讨论将单体应用迁移到微服务的策略。

希望这个系列能让你了解微服务的架构、微服务的好处和缺点、什么时候选用微服务；微服务架构在很多情况下是更好的选择，可你很可能正工作于巨大、复杂的单体应用，每天的开发、维护、部署工作，效率低下、充满痛苦；而微服务看起来像是遥不可及的美梦。所幸，从单体应用迁移到微服务架构，有可以遵循的策略，这篇文章中，我们就讨论这些策略。

2.迁移工作概述

将单体应用迁移到微服务的过程，是应用现代化的过程，这是全世界开发人员十几年来一直努力在做的事情，有一些好的思想可以借鉴。

不推荐使用“大爆炸”式的将原单体应用推倒重写的策略，“大爆炸”听起来很美好，实际上风险很大，最终很可能失败。就像Martin Fowler所说的，“大爆炸式的推倒重来，唯一能保证的就是大爆炸式的灾难后果”。

应该采用渐进式重构的方式进行迁移，逐步构建由微服务构成的新应用，让它跟单体应用协同工作；慢慢的，单体应用实现的功能越来越少，直至完全消失或者变成另外一个微服务。这种策略类似于向在高速公路上以70英里时速行驶的汽车提供服务，具有挑战性，但风险远低于大爆炸式的重写。

Martin Fowler将这种应用现代化的策略称为“Strangler Application”，这个名字来自于热带雨林的一种植物“strangler vine”。strangler vine沿着树干向上生长，以获取阳光；最后大树死去，只剩下树形的strangler vine。应用现代化的过程类似于这种模式，我们在单体应用的周围构建由微服务组成的新应用，直至原有应用死去。接下来，我们讨论不同的迁移策略。

3.策略1-停止挖坑

深坑法则告诉我们，掉进深坑后第一件要做的事情，就是别再继续挖坑。当单体应用已经大到不可维护时，这个建议非常有价值；换句话说，别让单体应用更大了。这意味着不要向单体应用添加新的代码，应该将新代码放到独立的微服务中，下图展示了这种结构：

在上图中，除了遗留的单体应用和新构建的服务之外，还有两部分内容：第一部分是处理HTTP请求的请求路由器，有点儿类似于之前描述的API网关；路由器将新服务的请求转发给服务，将老请求转发给遗留的单体应用。另外一部分是将服务和单体应用组合在一起的胶水代码，通常新服务不会独立存在，它依赖单体应用的数据。胶水代码可能存在于微服务、单体应用，或者两者都有，它负责组合数据；微服务使用胶水代码读写单体应用拥有的数据。

服务使用三种策略访问单体应用的数据：使用单体应用的API远程调用；直接访问单体应用的数据库；维护单体应用数据的一份拷贝。

胶水代码也被称作反腐败层，它防止服务自身领域模型受到单体应用领域模型的污染；胶水代码在两个不同的模型之间进行翻译。如果你想从单体应用的地狱中走出，胶水代码是至关重要的工作。

将新功能构建成服务有很多好处：它阻止单体应用变得更大；服务可以独立于单体应用进行开发、部署和扩展。你能体验到使用微服务架构创建的每一个服务带来的好处。

停止挖坑的做法没有让事情变得更坏，但它没有解决原有单体应用的任何问题，为了解决问题，需要拆分单体应用，接下来将描述单体应用拆分的策略。

4.策略2-拆分前端和后端

这种策略通过将表示层从业务逻辑层和数据层中拆分，实现单体应用规模的缩减。通常企业应用至少包括三层：

表示层：处理HTTP请求，实现REST风格API或者Web UI。如果应用有比较复杂的用户界面，表示层一般会有很多代码。

业务逻辑层：是应用的核心，实现业务逻辑。

数据访问层：访问类似数据库和消息中间件等基础实施。

一般情况下，表示层和另外两层有比较明显的区分。业务逻辑层会使用一个或者几个façade模式封装业务逻辑，对外提供粗粒度的API；这些API就是拆分应用的天然接缝。你可以沿着API将应用拆分，一个应用包含表示层代码，另外一个包含业务逻辑和数据访问代码，表示层应用远程调用业务逻辑应用提供的服务。以下图示展示了拆分前和拆分后的架构：

通过上述策略拆分单体应用有两个好处：两个应用可以独立的开发、部署、扩展，允许开发人员在用户界面上快速迭代并轻松执行A/B测试；应用暴露了远程访问的接口，可以供后续开发的其他服务调用。

当然，经过上述拆分之后仍然没有从根本上解决问题，原应用很可能变成两个同样无法维护的单体应用，那就需要使用第三个策略进行进一步拆分。

5.策略3-服务抽取

这个策略是将单体应用的模块抽取成服务，每抽取出一个服务，单体应用就缩减一点儿；当你抽取出足够多的服务时，单体应用就会完全消失或者转化为另外一个服务，问题就会完全解决。

确定服务抽取的优先级

大型应用通常有数十个甚至数百个模块，所有模块都可以进行服务抽取，如何确定服务抽取的优先级是个有挑战的工作。一个好的办法是从容易进行服务抽取的模块开始，这能让你积累微服务构建和服务抽取的经验，接下来应该抽取那些能带来最大好处的模块。

将应用模块转化成服务是耗费时间的工作，应该根据转换工作能带来的好处确定优先级。通常来说，抽取经常变化的模块能带来较大的好处，一旦你将模块抽取成服务，它就能独立的开发和部署，从而提高开发和部署效率。

将与其他模块资源需求明显不同的模块抽取成服务，也能带来很大好处。比如，将使用内存数据库的模块抽取成服务，它就能部署在有大内存的主机上；同样，将需要大量计算资源的模块抽取成服务，就能将它部署到有优异计算性能的主机上；通过将不同资源需求的模块抽取成服务，可以让应用更容易扩展。

当确定要抽取哪些模块时，查找粗粒度的模块边界很有用，能简化服务抽取工作。比如，如果有个模块的边界是仅通过异步消息跟其他模块通信，那将该模块抽取成服务就相对简单。

如何进行服务抽取

第一步是抽取出候选模块和单体应用的接口，既然单体应用和候选模块都需要对方的数据，这个接口很可能是双向依赖的；由于候选模块和单体应用之间复杂的依赖关系，且往往存在细粒度的交互，抽取接口通常是困难的。重构使用领域模型实现的业务逻辑模块更加困难，因为在领域模型的不同类之间往往存在大量复杂的交互，需要改动很多代码来减少相互依赖。

一旦实现了粗粒度的接口，候选模块就变成了独立服务，候选模块和单体应用之间采用进程间通信机制。以下图示展示了重构前、重构中、重构后的架构：

在这个例子中，计划将Z模块抽取成服务，它调用Y模块，又被X模块调用。第一步是定义一对接口，一个接口是入站接口，X模块用来调用Z模块；另外一个接口是出站接口，Z模块用来调用Y模块。

第二步是将Z模块转化为独立的服务：使用进程间通信机制实现出站、入站两个接口；组合微服务基础框架和Z模块，实现服务发现等功能。

一旦你抽取出一个模块，你就可以开发、部署、扩展独立于应用和其他服务的另一个服务；你甚至可以重写服务；在这种情况下，例子中的两个接口起到了防止腐败的作用，它们集成候选模块和单体应用，并在两者的领域模型之间进行翻译。每抽取出一个服务，应用就朝微服务迈出一步，慢慢的，微服务会逐渐壮大，单体应用会逐渐缩减。

6.总结

将单体应用迁移到微服务是应用现代化的过程，不要从头重写应用，应该逐步重构。有三种策略可以使用：将新功能构建成服务，将表示层构建成服务，将已有模块抽取成服务，随着微服务数量的不断增加，开发团队的敏捷性和开发效率会不断提升。