年度技术盘点 | 探索云原生化的服务架构体系的技术风向，攻克云原生化微服务架构的痛点和特性

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为了方便您理解本篇文章的内容结构和思维逻辑，以下是大纲架构图供您参考。

前提背景

回顾过去的几年，我们目睹了科技界的快速发展，其势头如同一列驶向前方的高速列车。作为后端开发者，我们见证了每一次技术革新所带来的广阔前景。这些创新不仅深刻影响着我们的工作方式，而且不断引领我们走向未来。

随着数字化浪潮的涌现，不同的架构设计理念相互交织，共同构建了一个充满竞争和创新的技术时代。微服务、云原生、Serverless、事件驱动、中台、容灾等多样化的架构思想，在争夺着定义未来技术标准的地位。然而，目前还无法确定哪种架构将成为主流趋势，这仍然是一个未知的问题。

架构未来的风向

个人观点：服务架构的发展趋势主要集中在以下三个方面：

• 深入云原生化：未来的后端服务架构会更加偏向云原生架构，包括容器化部署、微服务架构、自动化运维等。
  • 容器化和容器编排：容器化是将应用程序及其依赖项打包到一个独立的单元中，称为容器。容器可以在不同的环境中运行，并提供了隔离、可移植和一致性的好处。容器编排工具（如Kubernetes）可以管理大规模容器集群的部署、扩展和管理，提供高可用性和弹性。
• 驱动的智能化：人工智能和机器学习技术将会在后端服务架构中扮演越来越重要的角色。
  • 包括智能推荐系统、自动化决策、数据分析等。
• 事件驱动架构：事件驱动架构将逐渐成为后端服务架构的主流之一，通过将系统各个组件之间的通信基于事件进行解耦，实现松耦合的异步通信。当事件发生时，相关组件可以根据需要采取适当的操作。这种架构具有高扩展性、松耦合性和适应性，特别适用于实时数据处理和事件驱动的场景。
  • 支持实时数据处理、流式计算、消息队列等场景。

未来的后端服务架构将更加注重弹性、灵活性、智能化和安全性，以应对快速变化的业务需求和技术发展。

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云原生化的微服务架构（未来软件架构）

在探讨云原生化的微服务架构之前，让我们先来回顾一下沿着技术发展长河的架构历程。每一种架构都应对着时代的挑战和做出选择，并不存在一种最好的架构，只有更适合的架构。

历史历代服务架构路径

• 服务1.0时代：系统相对简单，使用LAMP单体架构快速构建Web网站。对于复杂业务，可以采用MVP思想进行分层化解决。
• 服务2.0时代：系统变得复杂，互联网和移动互联网发展迅猛。解决快速迭代复杂系统的架构成为下一代关键。
• 服务3.0时代：云计算提供快速交付资源的基础设施，采用微服务架构提升研发效率，解决复杂系统的难题。
• 服务4.0时代：在云原生架构的基础上，加入中台架构成功解决复杂系统中的问题。

新时代架构预测

随着数字化的深入发展，整个时代的架构将进一步升级。我们不可否认，5.0时代将结合云原生和微服务架构，并与Serverless、事件驱动、中台和容灾架构相结合，在当前的技术环境下发挥重要作用。

服务架构方向—云原生化微服务

微服务架构释放了研发效率，但也导致了运维成本上升。然而，Kubernetes的出现彻底解决了运维问题，帮助微服务迈过了技术成熟度的拐点。随着云原生架构的加速演进，更充分释放了云的潜力。

云原生化微服务提升了哪些方面

• 提升研发和协同效率：通过降低算力成本和人力成本，可以提高研发和协同的效率。
• 提升资源调度能力：利用云的弹性和按需付费的特点，可以增加资源调度的能力。
• 受年轻开发者喜爱：云原生架构更加敏捷和独立，因此更受年轻开发者的喜爱。

得出一个结论就是：微服务可通过变动运行时的方式来控制流量，从而提高系统的高可用性。结合云原生容器的不可变基础设施，使用Kubernetes进行调度，可以进一步提高资源的利用率。接下里我们要进行我们的本篇文章的重头戏了，针对于云原生化微服务架构的升级挑战。

云原生化微服务架构的升级挑战

在转换到云原生-微服务框架后，业务研发效率将大幅提升，但也会带来架构的复杂性。开发人员需要应对RPC调用复杂性、发布中的可用性损失、故障定位需要登录大量机器以及安全性挑战等四大核心问题。

复杂度问题之解决跨语言

云原生-微服务框架的核心挑战在于屏蔽分布式系统复杂度和多语言差异，从而让开发者能够像单体应用一样开发微服务应用。

在这里以Dubbo框架为例，Dubbo框架，快速成为国内首选，但存在着序列化协议语言相关性高、多语言发展缓慢、SDK模式重、升级困难等问题。

SDK模式重：引入了Agent技术（Java字节码增强）缓解了SDK生命周期管理问题，但并未解决多语言问题。

解决方案

为了解决多语言问题，有两种方案：

1. Sidecar技术在网络层解决流量治理问题，但这会增加依赖和复杂度。
2. 适用于多语言实现的序列化协议，目前主要有两个协议模型可选。

Dubbo 3.0 版本引入了 Triple 协议（基于 HTTP/gRPC），用于解决多语言问题。具体的triple协议是什么，大家可以参考我其他的关于Dubbo3的triple协议的文章。

服务可用性的分析

我们先核心分一下云原生微服务架构下的还会存在的问题有哪些？个人建议主要集中在一下这三点方向：

1. 流量减少的主要因素是由于节点离线通知的延迟，从而引发调用操作的异常。
2. 上游系统的突发流量和攻击、下游系统不稳定的依赖关系导致的失败，以及运行设备的不稳定性。
3. 具有大量应用、变更时间不一致以及复杂的依赖情况，这可能引发更多的风险。

解决方案

可灰度、可观测、可回滚。

解决方案：针对服务观测的方法论已经相当充分。通过使用不同的工具与技术，我们可以更准确地定位问题，并快速诊断和分析根本原因。具体而言，我们可以使用以下方法：

• 通过Metrics（指标）来定性判断是业务问题还是中间件问题；
• 使用Tracing（追踪）来定量分析是哪个应用出现了问题；
• 通过Logging（日志）来确定具体的根本原因。

引入OT（OpenTelemetry）标准后，加速了技术的迭代，并成功解决了复杂链路问题。这进一步提高了观测、分析和诊断的效率。

灰度发布和回滚机制

由于服务系统的业务复杂性、复杂的依赖关系以及错综复杂的调用链，导致了问题排查的复杂度增加，尤其是在涉及多层调用的情况下。

通过灰度发布来缩小错误的影响范围，快速观测并识别问题，以及可以快速回滚来解决问题。

提升安全性

许多公司的云原生-微服务架构使用一个应用挂载一个公网SLB来发布服务。然而，这种做法增加了安全攻击面，并且加重了管理证书的负担。由于应用内部都包含着自身的敏感数据。

解决方案

安全最好的做法就是统一入口，在入口建立安全防线，采用云原生网关、容器和微服务架构来支持复杂交互系统，把风险拒之门外，把敏感数据存放到配置中心加密存储，代码、密文和密钥分别存储，杜绝核心数据泄漏。

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服务架构的未来发展

未来服务架构将朝着易用、标准化、与编程语言无关、可扩展和可持续的方向发展。服务框架将解决易用性和多语言问题，而控制面将解决标准化和可扩展性问题。服务治理和网关将进一步提升和发展。

云原生架构是一组基于云原生技术的架构原则和设计模式的集合。其目标是最大限度地剥离云应用中的非业务代码，让云基础设施负责处理非功能性特性，如弹性、韧性、安全、可观测性和灰度等。云原生架构使得业务不再受非功能性问题的困扰，同时具备轻量、敏捷和高度自动化的特点。