1.1　系统架构的发展历史

随着互联网的发展、网站应用规模的不断扩大、上网需求的激增，互联网技术上的压力不断增加，系统架构也因此不断地演进、升级、迭代，从单体架构，到垂直架构，到分布式架构，再到SOA，以及现在火热的微服务架构。

很多软件都是基于最新架构开发的，很少有人会去了解以前的系统架构，但对于想往架构师方向发展的开发者来说，了解系统架构的发展历史和每个阶段的系统架构，是很有必要的，这同样能够帮助开发者更好地设计以及演进系统架构。

· 1.1.1　单体架构

早期，一般的公司在开发Java Web程序时，大都使用Struts 2、Spring和Hibernate等技术框架，每一个项目都会发布一个单体应用。例如开发一个进销存系统，会开发一个WAR包部署到Tomcat中，每次需要开发新的模块或添加新的功能时，都会在原来的基础上不断地添加。若干次后，这个WAR包会不断地膨胀，程序员在进行调试时，服务器可能需要很长时间才能启动，维护这个系统的效率极为低下。图1-1所示为电商系统的单体架构，涵盖了商品管理、订单管理、用户管理等模块。

单体架构的优点和缺点如下。

优点：开发速度快，维护成本低，适用于并发要求较低的系统。

缺点：代码耦合度高，后期维护困难，无法根据不同模块进行针对性优化，无法水平扩展，单点容错

率低，并发能力差。

· 1.1.2　垂直架构

当访问量逐渐增大，单体架构应用无法满足需求时，为了满足更高的并发和业务需求可以根据业务功能对系统进行拆分，以提高访问效率。电商系统的垂直架构如图1-2所示。

垂直架构的优点和缺点如下。

优点：对系统进行拆分，实现了流量分担，解决了并发问题，可以针对不同模块进行优化，方便水平

扩展、负载均衡，容错率提高。

缺点：系统间相互独立，会有很多重复的开发工作，影响开发效率。

· 1.1.3　分布式架构

当垂直应用越来越多时，应用之间的交互不可避免，可将核心业务抽取出来作为独立的服务，逐渐形成稳定的服务中心，使前端应用能更快速地响应多变的市场需求。电商系统的分布式架构如图1-3所示。

分布式架构的优点和缺点如下。

优点：将基础服务进行了抽取，系统间相互调用，提高了代码复用率和开发效率。

缺点：系统间耦合度变高，调用关系错综复杂，难以维护。

· 1.1.4　面向服务的架构

面向服务的架构（SOA）是一种设计方法，其中包含多个服务，服务之间通过相互依赖最终提供一系列的功能。一个服务通常以独立的形式存在于操作系统进程中，各个服务之间通过网络调用。SOA示例如图1-4所示。

企业服务总线（Enterprise Service Bus，ESB）简单来说就是管道，用来连接各个服务节点。为了集成不同系统、不同协议的服务，ESB 做了消息的转化解释和路由工作，让不同的服务互联互通。

SOA的优点和缺点如下。

优点：抽取公共的功能为服务，提高了开发效率；对不同的服务进行集群化部署，缓解了系统压力；减少了系统耦合。

缺点：每个供应商提供的ESB产品有差异，自身实现较为复杂，应用服务粒度较大；ESB整合了所有

服务、协议和数据转换，使得运维、测试、部署困难；所有服务都通过一条通路通信，直接降低了通信速率。

· 1.1.5　微服务架构

微服务架构使用一套小服务来开发单个应用，每个服务基于单一业务功能构建， 运行在自己的进程中，使用轻量级通信机制，通常采用HTTP RESTful API（RESTful API是利用HTTP请求访问或使用数据的应用程序接口），能够通过自动化部署机制来独立部署。这些服务可以使用不同的编程语言实现，以适应不同的数据存储技术，并保持最低限度的集中式管理。微服务架构示例如图1-5所示。

网关（Gateway）通常是一个服务器，是系统的唯一入口，为每个客户端提供一个定制的API。 API网关的核心是所有的客户端和服务器都通过统一的网关接入微服务，在网关实现所有的非业务功能。它还可以具有其他职责，如身份验证、监控、负载均衡、缓存、请求分片与管理、静态响应处理等。通常，网关提供RESTful HTTP的方式访问服务，而服务器通过注册中心进行服务注册和管理。

微服务的特点如下。

（1）单一职责：微服务中每一个服务都对应唯一的业务功能，做到单一职责。

（2）微：微服务的服务拆分粒度很小，例如用户管理就可以作为一个服务。每个服务虽小，但“五脏俱全”。

（3）面向服务：面向服务是指每个服务都要对外暴露RESTful接口API，不关心服务的技术实现，做到与平台和语言无关，也不限定用什么技术实现，只要提供REST的接口即可。

（4）自治：自治是指服务间互相独立、互不干扰、耦合度低。团队独立是指每个服务都有一个独立的开发团队，人数不能过多；技术独立是指因为是面向服务，提供REST接口，使用什么技术没有别人干涉；前后端分离是指采用前后端分离开发，提供统一REST接口，后端不用再为PC、移动端开发不同的接口；数据库分离是指每个服务都使用自己的数据源，部署独立，服务间虽然有调用，但能做到一个服务重启不影响其他服务，有利于持续集成和持续交付。每个服务都是独立的组件，可复用、可替换和易维护。

微服务架构与SOA都是对系统进行拆分；微服务架构基于SOA思想，把微服务当作去除了ESB的SOA。ESB是SOA中的中心总线，设计图形应该是星形的，而微服务架构是去中心化的分布式软件架构。两者比较类似，但其实也有一些差别，如表1-1所示。

微服务架构的优点和缺点如下。

优点：通过服务的原子化拆分，以及微服务的独立打包、部署和升级，小团队的交付周期将缩短，运维成本也将大幅度下降；微服务遵循单一原则，微服务之间采用RESTful等轻量协议传输。

缺点：微服务过多，服务治理成本高，不利于系统维护；分布式系统开发的技术成本高（容错、分布式事务等）。