自包含系统：打开微服务的正确方式

内容简介：自包含系统：打开微服务的正确方式

现如今，似乎人人都在构建 微服务 。将一个系统拆分成微服务有很多种方式，微服务可以独立部署是一个不争的事实，但除此之外，人们并未能对微服务做出更好的定义。很多项目都使用了自包含系统。

那么什么是自包含系统？

SCS官方网站 对自包含系统进行了定义。自包含系统具有如下特征。

• 每个SCS都是一个自主的Web应用。因此，它会包含Web UI、业务逻辑和持久化层。实现一个用户故事通常只需要对一个SCS进行修改，包括对UI、业务逻辑和持久化层的修改。SCS需要有自己的数据存储，这样它们就可以独立地修改自己的数据库schema。
• SCS可能会提供服务API。如果一个SCS的逻辑可能被其他系统调用，比如一个移动应用，那么这个应用就可以使用这个系统提供的API。不过API不是必需的。如果SCS的UI是整个系统唯一的客户端，那么就不需要提供API。
• SCS之间不应该共享UI。SCS要求UI、逻辑和持久化都在一个系统内实现，而且变更也只在这个系统内进行。共享UI会破坏这种模式，因为很多变更需要对服务和共享UI做出改动。
• SCS不应该共享业务代码。共享业务代码会导致服务之间发生耦合，也意味着某些场景的逻辑需要在多个SCS里实现。
• 一个SCS只能由一个单独的团队进行开发。一个用户故事一般只能由一个团队来实现。SCS的弱耦合可以确保不同团队可以独立地开展工作。
• 为了进一步降低SCS之间的耦合度，应该尽可能最小化共享基础设施。所以，在共享一个数据库或消息系统时要格外小心：共享基础设施的可用性决定了SCS的可用性。

如何将一个系统拆分成SCS

在进行领域驱动设计（DDD）时，为了尽可能降低SCS之间的耦合，每个SCS应该实现一个 边界上下文 。每个系统不只拥有一个领域模型，事实上，一个系统可以包含多个不同的领域模型。每一个模型都有一个边界上下文。例如，在电子商务系统里搜索产品的当前价格时，产品的描述和数量是很重要的。而如果要向客户发货，则还需要其他的信息：产品的重量和客户的收货地址。将系统拆分成边界上下文是构建自包含系统最为有效的方式。

可以通过对用户故事进行分组来定义边界上下文。假设我们通过全文检索来搜索产品，那么通过分类和推荐来搜索也应该属于相同的边界上下文。当然，有时候拆分并不会有非常清楚的界线，这要取决于搜索的复杂性。

在将系统拆分成SCS时也需要考虑到 用户体验 。用户体验描述了客户与系统之间的交互步骤，比如搜索产品、结账或注册。每一个步骤都可能成为一个SCS。这些步骤之间一般只有很少的依赖。这些步骤之间有承上启下的关系：购物车在结账时就变成了一个订单，然后完成支付。

SCS不只处理某种特定的领域对象。例如，使用一个SCS来处理所有的客户数据就没有多大意义：很多不同的边界上下文都会用到客户数据。所以，为客户单独创建模型并在一个单独的SCS里实现是不可能的事情。如果真的这样子做了，那么每个需要用到客户数据的系统都会依赖它。这也就是为什么在将系统拆分成SCS时需要通过用户故事、边界上下文或用户体验来驱动，这种自上而下的方法会带来低耦合的系统。

虽然在后续有必要识别出公共部分，但这不应该成为关键点。公共逻辑可以被抽取到另一个系统里，但这意味着SCS会对这个系统产生依赖，它们之间就产生了耦合。

图1：SCS的边界上下文包含了逻辑、持久化层和Web UI

SCS之间的交互

SCS之间可以通过多种方式进行交互。

1. UI集成提供了很大的灵活性。对于SCS来说，最简单的事情莫过于渲染一个超链接。这个虽然简单，不过已经足以说明其灵活性。链接页面可以被更改，甚至用PDF文档替代HTML文档。不过，有时候一个Web页面由多个不同的SCS生成的元素组成。例如，一个登陆页面的不同部分可能展示来自多个SCS的信息。在这种情况下，使用超链接是不行的，必须使用 包含片段 的方式，比如包含HTML片段。

   1. 可以在浏览器里进行片段包含，通过JavaScript加载HTML片段。JavaScript代码库基本上都支持这种操作。不过片段包含也可以在后端进行。

   2. Edge-Side Includes （ESI）就是一种标准，它通过HTTP缓存（如Varnish）和内容分发网络（CDN）来实现片段包含。ESI定义了一些HTML元素，从其他服务器加载的HTML会替换这些元素。 Server-Side Includes （SSI）与ESI非常相似，不过它是通过Web服务器来实现的，如nginx或Apache httpd。所以，如果所有的请求都经过一个Web服务器，那么就可以使用SSI。

   3. UI集成带来低耦合的系统：它们只渲染UI的一部分。所以不需要定义数据schema，而且它本身就具备弹性。如果使用JavaScript进行集成，当集成的系统不可用时，JavaScript就不会被执行。

2. 接下来是异步交互。异步交互也能降低耦合：一般是通过事件来解耦。接收事件的系统可以决定如何处理事件，所以逻辑变更可能只发生在接收系统内。这种方式也具有弹性，如果一个系统不可用，到最后总是能够再恢复过来，然后继续处理消息。换句话说，这样只是会增加一些延迟，不过异步系统还是要尽量降低延迟。

3. 最后一种交互方式是同步调用。虽然可以使用这种方式，但不建议这么做，因为这样容易导致耦合，而且为了避免因其他依赖系统的不可用造成的错误级联问题，需要做额外的处理工作。

这里有必要说明同步交互和异步交互的区别。同步交互是指SCS在处理一个请求时调用另外一个系统，并等待响应。异步交互是指在没有可处理的请求时发生交互，没有必要等待响应。

可以使用像 REST 这样的同步协议来实现异步交互。例如，在没有请求可处理时，使用REST进行数据复制，这也算是一种异步交互。也可以使用REST来发送事件，例如 Atom 就经常被用在博客系统里。订阅者也可以对特定的URL进行轮询，获取最新的博文。这种方式也可以用于查找其他事件，如新订单或其他类似的事件。除了REST，还有其他的消息解决方案，它们默认就提供了异步交互模型。

图2：SCS可以通过同步交互或异步交互的方式在UI层进行集成。

SCS与微服务

自包含系统与微服务有很多相似的特征：它们都可以独立部署，并以解耦系统为目的。不过，SCS具有更精确的定义。微服务之间可以使用任何一种交互方式，它们可能不会提供UI，而且一个用户故事可以使用多个微服务来实现。SCS相对更为严格。

SCS取微服务之长，低耦合和独立部署让一个微服务的变更不会影响到其他微服务。所以，对微服务做出变更相对容易。SCS确保一个特性只在一个SCS里实现，因此可以单独部署到生产环境。微服务支持独立部署，但如果大多数变更要求部署多个微服务，那么在微服务上的投入就没有多大意义。

不过，SCS具有更粗的粒度。每个SCS都会实现一个由DDD定义的边界上下文。这样可以确保每个业务需求只在一个SCS里实现。不过，有时候SCS也可以包含细粒度的微服务。例如，假设订单处理的最后一个步骤需要进行大量的计算，那么计算逻辑就需要进行独立的伸缩。订单处理的其他步骤可以在一个SCS里实现，但最后一步可以在一个单独的微服务里实现，使用多个微服务实例来处理这些负载。

所以说，SCS最起码也算是一个微服务。作为一个Web应用，它可以独立部署。不过，出于伸缩性和安全方面的考虑，一个SCS可能包含多个微服务。

SCS的技术选型

SCS可以使用不同的技术来实现。这也是微服务和SCS的优势之一，你可以选择最好的技术来解决问题。既然SCS是Web应用，那么就可以使用Web框架。这方面的技术已经为人们所熟知，它们都可以被用在SCS上。

不过，SCS不应该共享UI。当然，那些调用了多个服务的单页应用（SPA）除外。SPA非常流行，可以使用Angular来实现。不过，如果把一个SPA作为多个服务的前端，那么它就是一个被共享的UI。这种架构不符合SCS的定义。SPA的变更会涉及到后端的服务和SPA本身，不太可能出现添加一个特性只修改UI或者只修改后端服务的情况。

SCS可以与SPA组合在一起，每个SCS可以有它自己的SPA。不过，如果从一个SCS切换到另一个SCS，那么就需要使用新的SPA，这个过程不会很快，而且会造成不好的用户体验。不过SCS仍然可以通过JavaScript提供更好地用户体验，前提是JavaScript代码只能用于增强UI，不能用于UI共享。虽然SPA目前很流行，而且SCS有很多好处，但要将SPA与SCS组合在一起使用会比较困难。

SCS之间的交互可以通过REST来实现。如果使用了REST，那么底层就是基于HTTP的，不过HTTP本来就是一个Web应用所需要的。另一种交互方式是消息系统。如果使用了消息系统，就要保证高可用和伸缩性，因为消息系统的崩溃会导致整个系统不可用。

实现SCS面临的挑战

每个SCS可以有自己的UI，所以要提供统一的外观。每个SCS有自己的Web接口，所以设计和外观上也有可能不一样。可以提供一个界面风格指南，用于定义UI元素。这不仅仅是指视觉设计，还包括用户体验和可用性。如果没有风格指南，在为复杂的系统创建UI时就会遇到困难，不管是开发一个单体还是开发一系列SCS。

风格指南里可以包含字体、图标、CSS，用于规范HTML，或者使用JavaScript实现更高级的UI元素。对于单体来说，这些文件与系统里其他代码一样，已经被集成在一起了。不过，SCS有自己的UI，所以每一个SCS都需要能够访问到这些文件。最简单的做法是将这些文件放在专门的服务器上，或者使用文件管道，然后在项目里包含这个管道，就像包含其他代码依赖一样。这是唯一一个违反SCS不共享代码原则的地方，但这个代价是不可避免的。

虽说SCS的外观要尽量保持统一，但在对外观做出更改之后，不要将变更推送给SCS，而是让每个SCS尽快拉取最新的版本，并确保每个SCS都通过了测试。所以，风格文件要进行版本管理，有时候需要同时使用新旧版本的文件。

UI层面的集成看起来很简单，不过也存在一些限制。例如，可能无法在同一个应用的不同页面上运行相同的JavaScript代码，因为不同页面可能使用了不同版本的JavaScript代码库。所以在理想情况下，不应该在SCS之间共享JavaScript代码。同时还要注意，从外部包含进来的HTML代码片段不要破坏了整个页面的布局。

虽然UI集成看似乎简单，不过还是要注意一些与界面有关的事项。实现SCS需要一定的前端开发技能。我们借助UI技术来解决SCS的架构问题，这反过来要求团队具备混合技能（跨功能的）。

开发效率和系统复杂性

微服务架构通常会带来额外的复杂性，因为有很多系统需要部署和运维。SCS也是微服务，所以也会有复杂性方面的问题。不过，因为SCS是粗粒度的，所以需要部署的服务不会太多。

实际上，SCS与Web应用使用的是相同的基础设施。所以，基础设施的复杂性不会很高，如果你知道怎么运行一个Web应用，就也能运行一个SCS，只是数量比以前要多一些。这是SCS的另一个优势，对高级技术的要求没有那么高。不过，SCS仍然具备了微服务的很多优势。与REST或消息系统的集成不是必需的，可以只通过超链接来完成集成，这点看起来很有意思。

SCS致力于将每个变更都包含在单个SCS里，所以开发效率会比较高，因为只需要改动和部署一个单独的SCS。因此，SCS的技术复杂度相对较低。它们就是普通的Web应用，对我们来说再熟悉不过了。不过，它们还提供了其他很多好处。

什么时候使用SCS

很显然，SCS只适用于Web系统。不过，对于其他一些系统，虽然它们没有非常清晰的隔离边界，但每个系统都有自己的边界上下文、数据库和逻辑，那么也可以使用SCS。对于没有持久化需求并且只包含了少量逻辑的portal来说，也可以使用SCS，比如UI集成。

SCS不应该依赖DDD的边界上下文，而且如果当前架构依赖了其他不同的技术，那么就很难迁移到SCS。迁移是一个非常重要的因素，如果一个架构无法进行迁移，那么它就一文不值。最后，我们必须再次强调，SCS要求对Web应用有很好的理解。虽说Web应用已经很普遍，但随着SPA的崛起，一些有关SPA的基本概念并没有被很好地理解。

从我们的经验来看，SCS解决了很多复杂的Web应用问题，在进行系统架构时，可以从它入手。现在有 很多项目 在使用SCS，比如Otto——世界上最大的电商公司之一。

结论

自包含系统是一种架构模式，它的想法源自微服务，并将这些想法与传统的Web应用开发结合在一起，用于开发一系列低耦合的系统。因为SCS本质上就是Web应用，所以大多数开发人员对它的基本概念都很熟悉。SCS为Web应用提供了久经考验的架构模式，同时也给其他类型的应用带来了灵感。

关于作者

Eberhard Wolff 拥有超过15年的架构和咨询经验，专注在业务和技术之间的领域。他在德国innoQ咨询公司工作。作为一个演讲者，他在很多国际性会议上呈现演讲。作为一个作者，他发表了100多篇文章，并出版了微服务相关书籍。他最新的著作是一本有关微服务的书。他专注于现代架构技术，包括云计算、持续集成、DevOps、微服务或NoSQL。

查看英文原文： Self Contained Systems (SCS): Microservices Done Right

以上就是本文的全部内容，希望本文的内容对大家的学习或者工作能带来一定的帮助，也希望大家多多支持 码农网

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