云原生架构内涵_3.主要架构模式

        云原生架构有非常多的架构模式，这里列举一些对应用收益更大的主要架构模式，如服务化架构模式、Mesh化架构模式、Serverless模式、存储计算分离模式、分布式事务模式、可观测架构、事件驱动架构等。

1.服务化架构模式

         服务化架构是云时代构建云原生应用的标准架构模式，要求以应用模块为颗粒度划分一个软件，以接口契约（例如IDL）定义彼此业务关系，以标准协议（HTTP、gRPC等）确保彼此的互联互通，结合DDD（领域模型驱动）、TDD（测试驱动开发）、容器化部署提升每个接口的代码质量和迭代速度。服务化架构的典型模式是微服务和小服务模式，其中小服务可以看作是一组关系非常密切的服务的组合，这组服务会共享数据，小服务模式通常使用于非常大型的软件系统，避免接口的颗粒度太细而导致过多的调用损耗（特别是服务间调用和数据一致性处理）和治理复杂度。

        通过服务化架构，把代码模块关系和部署关系进行分离，每个接口可以部署不同数量的实例，单独扩缩容，从而使得整体的部署更经济。此外，由于在进程级实现了模块的分离，每个接口都可以单独升级，从而提升了整体的迭代效率。但也需要注意，服务拆分导致要维护的模块数量增多，如果缺乏服务的自动化能力和治理能力，会让模块管理和组织技能不匹配，反而导致开发和运维效率的降低。

2.Mesh化架构模式

         Mesh化架构是把中间件框架（如RPC、缓存、异步消息等）从业务进程中分离，让中间件SDK与业务代码进一步解耦，从而使得中间件升级对业务进程没有影响，甚至迁移到另外一个平台的中间件也对业务透明。分离后在业务过程中只保留很“薄”的Client部分，Client通常很少变化，只负责与Mesh进程通信，原来需要在SDK中处理的流量控制、安全等逻辑由Mesh进程完成。整个架构如图1所示。

图1 Mesh化架构 

        实施Mesh化架构后，大量分布式架构模式（熔断、限流、降级、重试、反压、隔仓…… ）都由Mesh进程完成，即使业务代码的制品中并没有使用这些三方软件包；同时获得更好的安全性（比如零信任架构能力）、按流量进行动态环境隔离、基于流量做冒烟/回归测试等。

3.Serverless模式

         Serverless将“部署”这个动作从运维中“收走”，使开发者不用关心应用运行地点、操作系统、网络配置、CPU性能等，从架构抽象上看，当业务流量到来/业务事件发生时，云会启动或调度一个已启动的业务进程进行处理，处理完成后云自动关闭/调度业务进程，等待下一次触发，也就是把应用的整个运行都委托给云。        

4.存储计算分离模式

         分布式环境中的CAP困难主要是针对有状态应用，因为无状态应用不存在C（一致性）这个维度，因此可以获得很好的A（可用性）和P（分区容错性），因而获得更好的弹性。在云环境中，推荐把各类暂态数据（如session）、结构化和非结构化持久数据都采用云服务来保存，从而实现存储计算分离。但仍然有一些状态如果保存到远端缓存，会造成交易性能的明显下降，比如交易会话数据太大、需要不断根据上下文重新获取等，这时可以考虑通过采用时间日志+快照（或检查点）的方式，实现重启后快速增量恢复服务，减少不可用对业务的影响时长。

5.分布式事务模式

         微服务模式提倡每个服务使用私有的数据源，而不是像单体这样共享数据源，但往往大颗粒度的业务需要访问多个微服务，必然带来分布式事务问题，否则数据就会出现不一致。架构师需要根据不同的场景选择合适的分布式事务模式。

        （1）传统采用XA模式，虽然具备很强的一致性，但是性能差。

        （2）基于消息的最终一致性（BASE）通常有很高的性能，但是通用性有限。

        （3）TCC模式完全由应用层来控制事务，事务隔离性可控，也可以做到比较高效；但是对业务的侵入性非常高，设计开发维护等成本很高。

        （4）SAGA模式与TCC模式的优缺点类似但没有try这个阶段，而是每个正向事务都对应一个补偿事务，也是开发维护等成本很高。

        （5）开源项目SEATA的AT模式非常高性能且无代码开发工作量，且可以自动执行回滚操作，同时也存在一些使用场景限制。

6.可观测架构

         可观测架构包括Logging、Tracing、Metrics三个方面，其中Logging提供多个级别（verbose/debug/warming/error/fatal）的详细信息跟踪，由应用开发者主动提供；Tracing提供一个请求从前端到后端的完整调用链路跟踪，对于分布式场景尤其有用；Metrics则提供对系统量化的多维度度量。

7.事件驱动架构

         事件驱动架构（EDA,Event Driven Architecture）本质上是一种应用/组件间的集成架构模式。

        事件和传统的消息不同，事件具有schema，所以可以校验event的有效性，同时EDA具备QoS保障机制，也能够对事件处理失败进行响应。事件驱动架构不仅用于（微）服务解耦，还可应用于下面的场景中。

        （1）增强服务韧性：由于服务间是异步集成的，也就是下游的任何处理失败甚至宕机都不会被上游感知，自然也就不会对上游带来影响。

        （2）CQRS（Command Query Responsibility Segregation）：把对服务状态有影响的命令用事件来发起，而对服务状态没有影响的查询才使用同步调用的API接口；结合EDA中的Event Sourcing机制可以用于维护数据变更的一致性，当需要重新构建服务状态时，把EDA中的事件重新“播放”一遍即可。

        （3）数据变化通知：在服务架构下，往往一个服务中的数据发生变化，另外的服务会感兴趣，比如用户订单完成后，积分服务、信用服务等都需要得到事件通知并更新用户积分和信用等级。

        （4）构件开放式接口：在EDA下，事件的提供者并不用关心有哪些订阅者，不像服务调用的场景——数据的产生者需要知道数据的消费者在哪里并调用它，因此保持了接口的开放性。

        （5）事件流处理：应用于大量事件流（而非离散事件）的数据分析场景，典型应用是基于Kafka的日志处理。

        基于事件触发的响应：在IoT时代大量传感器产生的数据，不会像人机交互一样需要等待处理结果的返回，天然适合用EDA来构建数据处理应用。