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微服务与分布式系统

微服务架构将系统拆分为可独立部署的服务，每个服务负责一项业务能力。它以牺牲单体架构的简单性为代价，换取扩展、部署和技术选型方面的灵活性。只有在组织和技术复杂度足以证明这种取舍合理时，微服务才能带来收益。

何时使用微服务，何时使用单体架构

这一决策取决于团队规模、领域复杂度和运维成熟度。

因素	倾向于单体架构	倾向于微服务
团队规模	小型团队（开发人员少于 10 人）	需要独立发布周期的多个自治团队
领域复杂度	简单或尚未充分理解的领域	已充分理解且限界上下文清晰的领域
部署频率	可以接受不频繁发布	系统不同部分需要以不同速度交付
扩展需求	应用各部分的负载较为均匀	特定组件需要独立扩展
运维成熟度	基础设施自动化能力有限	CI/CD、监控和容器编排成熟
数据隔离	共享数据库易于管理	服务需要独立的数据存储和架构

除非有明确理由，否则从单体架构开始。 结构良好的模块化单体日后可以拆分。过早采用微服务架构会带来分布式系统的复杂性，却没有相应的收益。

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服务拆分策略

划定服务边界是最困难的部分。如果划分不当，就会得到一个分布式单体：承担了分布式架构的所有成本，却没有获得任何好处。

按业务能力拆分

服务应与组织的业务相对应，而不是与软件的结构相对应。每个服务映射到一项业务职能：订单管理、库存、计费、通知。服务会随其代表的业务能力变化而变化。

按子域拆分（领域驱动设计）

使用领域驱动设计中的限界上下文来识别自然边界。每个限界上下文都有自己的通用语言和内部模型。计费上下文中的“客户”可能与配送上下文中的“客户”具有不同属性。这没有问题。

绞杀者无花果迁移

从单体架构迁移时，应逐个提取服务，而不是一次性重写。通过门面转发流量：默认委托给单体架构，但随着新服务逐步构建，将特定业务能力的流量重定向到新服务。随着时间推移，单体架构会逐渐缩小，直到可以退役。迁移期间，反腐层负责在新旧模型之间进行转换。

拆分经验法则

• 候选项之间耦合度高：将它们放在一起，它们很可能属于同一个服务
• 变化频率不同：将它们拆分，以便独立部署
• 扩展特征不同：将它们拆分，因为它们需要不同的资源分配
• 共享数据：如果两个候选项总是读写相同的表，拆分它们只会增加网络通信，不会带来收益

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通信模式

服务必须相互通信，而选择同步还是异步交互，会影响整个系统的行为。

风格	机制	优势	劣势
同步请求-响应	REST、gRPC、GraphQL	心智模型简单，可立即获得响应	时间耦合、故障级联
异步消息传递	消息队列（点对点）	解耦发送方与接收方，可在负载过高时缓冲	需要额外基础设施、最终一致性
事件驱动	事件总线、发布/订阅	松耦合，可支持多个使用者	更难调试、事件顺序方面的挑战

经验法则： 对于需要立即获得答案的查询，使用同步调用。对于发送方无需等待结果的命令和事件，使用异步消息传递。

参见通信模式参考，了解 API 网关、服务发现、gRPC、服务网格和边车模式。

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分布式系统中的数据管理

每个服务都应拥有自己的数据。共享数据库会造成隐性耦合，破坏服务独立性。数据所有权也会带来一致性和跨服务事务方面的新问题。

核心原则

• 每个服务使用独立数据库：每个服务都有自己的数据存储，只能通过其 API 访问
• 不直接共享数据库：如果其他服务需要数据，应通过拥有该数据的服务接口请求
• 最终一致性是常态：跨服务实现强一致性需要分布式事务，而分布式事务既脆弱又缓慢
• 根据服务选择数据存储：不同服务可根据其访问模式使用不同的数据库技术

核心数据模式

模式	用途
CQRS	分离读模型和写模型，分别进行优化
事件溯源	将状态存储为不可变事件序列，而非覆盖当前状态
Saga	通过一系列本地事务和补偿操作协调多服务事务
Outbox	在同一数据库事务中将事件写入本地表，以确保可靠发布
最终一致性	接受服务间的数据会随时间逐渐收敛，而非立即保持一致

参见数据模式参考，了解包含多语言示例的实现细节。

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弹性模式

在分布式系统中，故障时有发生。网络分区、依赖项响应缓慢以及服务过载都是常见的运行状况。弹性模式可防止局部故障在系统中级联传播。

模式概要

模式	用途
熔断器	停止调用故障依赖项；快速失败，并给它恢复时间
舱壁	隔离资源池，避免某个响应缓慢的依赖项耗尽其他依赖项所需的资源
带退避的重试	以逐渐增加的延迟和随机抖动重试瞬时故障
超时	为等待响应的时长设置上限；绝不无限期阻塞
回退	依赖项不可用时，提供功能有所缩减但仍可工作的行为
健康检查	提供存活和就绪端点，让编排器能够路由流量并重启不健康的实例

参见弹性模式参考，了解包含多语言示例的实现细节。

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参考文件

参考	内容
数据模式	CQRS、事件溯源、Saga 编排与协同、Outbox 模式、最终一致性，附多种语言示例
弹性模式	熔断器、舱壁、带退避的重试、超时、回退、健康检查，附多种语言示例
通信模式	REST、gRPC、GraphQL 联邦、消息队列、API 网关、服务发现、Sidecar 和服务网格，附多种语言示例

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与其他技能集成

情况	推荐技能
领域建模和限界上下文设计	clean-architecture
微服务测试（契约测试、集成测试）	testing
服务接口的 API 设计	api-design
单个服务的性能调优	performance