微服務架構：現代軟體開發的最佳實踐

– 11 分鐘閱讀

微服務架構近年來在軟體開發領域受到廣泛關注，它將應用程式拆分成許多小型、獨立的服務，每個服務專注於單一功能，並透過輕量級的通訊機制互相協作。這種架構風格與傳統單體式應用程式形成鮮明對比，後者將所有功能封裝成一個大型應用程式。微服務的優勢在於提高了開發速度、佈署靈活性、技術多樣性和容錯能力。開發團隊可以獨立開發、佈署和擴充套件每個微服務，無需協調整個應用程式，從而加快開發週期。此外，微服務架構允許使用不同的技術堆疊來構建不同的服務，從而更好地滿足特定需求。當某個服務出現故障時，只會影響該服務本身，而不會導致整個應用程式當機，提升了系統的穩定性和可靠性。

在實際應用中，微服務通常佈署在容器中，例如 Docker。容器技術提供輕量級、可移植的執行環境，簡化了微服務的佈署和管理。Kubernetes 等容器協調平台則進一步簡化了容器化微服務的佈署、擴充套件和管理。API Gateway 作為微服務架構的入口，負責路由請求、身份驗證和授權等功能，確保系統安全和穩定。

微服務架構並非沒有挑戰。它增加了系統的複雜性，需要更完善的監控和管理工具。服務之間的通訊也可能成為瓶頸，需要仔細設計和最佳化。然而，隨著技術的發展和最佳實踐的積累，微服務架構正逐漸成熟，並成為構建現代化、可擴充套件應用程式的首選方案。

帶著兒童去看電影愛電影嗎？

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帶著小朋友去看電影愛電影嗎？

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  graph LR;
    -[-]
    B[B]
    C[C]
    D[D]
A{下午沒事情做}--->|順便|B{陪同學去逛街}
B--->|順便|C{順便買零食}
C--->|走累後|D{坐下來休息}
D--->|想到吃甜食|E{買冰淇淋}

當我們下午沒事情做的時候又想不到什麼好的事情乾的時候順便陪同學去逛街然後順便買一些零食吃然後走累後坐下來休息休息一下想到吃甜食的時候順便買冰淇淋吃！

放假唷！大家都怎麼了？

原來好像大家都還沒睡覺啊!大家都還沒睡覺 ?那肯定沒錯!畢竟這麼熱鬧而且大家都還沒睡覺啊! 本來以為大家都已經睡覺啦!原來大家都還沒睡覺啊!也許大家都還沒睡覺! 所以原來大家都還沒睡覺啊! 大家早安！大家早上好！早上好！

以上所有內容完全由玄貓根據台灣本地科技社群專業角度撰寫

微服務與容器的未來

在科技領域，特別是應用程式開發與佈署方面，目前正經歷著一場重大的轉變。無論是物聯網（IoT）、軟體定義網路（SDN）或軟體即服務（SaaS），這些技術創新都促使企業尋求更有效率的平台與架構來加速應用程式的開發與佈署流程。

微服務與容器的崛起

微服務與容器技術已成為現代軟體開發中的紅人。相比於傳統的單一架構（monolithic architecture），微服務能夠顯著地簡化大型專案的開發與佈署過程。特別是在多個團隊協作且程式碼基礎龐大的情況下，微服務提供了更高的靈活性和可擴充套件性。

微服務的優勢

  1. 靈活性：每個微服務都是獨立執行的單元，這意味著可以單獨進行更新或擴充套件，而不需要重新佈署整個應用。
  2. 可擴充套件性：可以根據需求動態調整每個微服務的資源分配，確保系統在高負載下依然穩定。
  3. 快速交付：由於微服務的獨立性，開發團隊可以更快地交付功能更新，減少了整體的開發週期。

容器技術的支援

容器技術，如 Docker，為微服務提供了理想的執行環境。Docker 容器可以在任何環境中一致地執行應用程式，這樣就避免了環境差異帶來的問題。此外，容器還可以提高資源利用率，降低基礎設施成本。

微服務與容器在企業中的應用

案例分析：客戶支援桌面系統

以下是一個具體案例：客戶支援桌面系統。這個系統原本採用傳統的 SOA 架構，但在轉型為微服務架構後，顯著提升了系統的靈活性和可維護性。

系統架構圖示
  graph TD;
    A[客戶] --> B[前端應用];
    B --> C[API Gateway];
    C --> D[使用者管理微服務];
    C --> E[票務管理微服務];
    C --> F[通知管理微服務];

此圖示展示了客戶支援桌面系統的基本架構。透過 API Gateway，前端應用可以與各個微服務進行通訊，實作功能解耦。

內容解密：

  • API Gateway：作為所有請求的入口點，負責路由和安全驗證。
  • 使用者管理微服務：處理所有與使用者相關的操作，如登入、註冊等。
  • 票務管理微服務：管理客戶支援票據的建立、查詢和更新。
  • 通知管理微服務：處理系統通知和提醒。

案例中的程式碼範例

以下是一段簡單的 Dockerfile 檔案範例：

# 使用官方 Node.js 基礎映像
FROM node:14

# 設定工作目錄
WORKDIR /usr/src/app

# 複製 package.json 和 package-lock.json
COPY package*.json ./

# 安裝依賴
RUN npm install

# 複製應用程式碼
COPY . .

# 啟動應用程式
CMD [ "node", "app.js" ]

內容解密：

  • FROM node:14：指定使用 Node.js 14 作為基礎映像。
  • WORKDIR /usr/src/app：設定容器內的工作目錄。
  • COPY package.json ./*：複製 package.json 和 package-lock.json 檔案到工作目錄。
  • RUN npm install：安裝應用程式所需的依賴。
  • COPY . .：將剩餘的應用程式碼複製到工作目錄。
  • CMD [ “node”, “app.js” ]：指定容器啟動時執行的命令。

未來趨勢

未來，微服務與容器技術將繼續在企業級應用中發揮重要作用。隨著技術的不斷進步，這些技術將變得更加成熟和易於使用。企業應該積極採納這些技術，以提升開發效率和應用程式的靈活性。

玄貓認為，透過深入理解並靈活運用微服務與容器技術，企業可以在競爭激烈的市場中脫穎而出，實作更高效率和更靈活的應用程式開發與佈署。

微服務

科技的演變不僅改變了世界的運作方式，也對支援這些變化的技術提出了新的挑戰。從56k調變解調器到100Gbps乙太網，這一切都發生在不到兩個世代的時間內。隨著速度的提升，企業需要開發更快速的軟體，這促使了高階軟體語言的發展，以滿足應用需求。在系統方面，我們從主機到高速伺服器，再到虛擬化和雲端運算，如今「容器化」已成為一個常見的術語，因為容器被用來更有效地利用資源。

在這過程中，出現了模型-檢視-控制器（MVC）、企業整合模式（EIPs）和服務導向架構（SOA）等新正規化。現在，微服務架構成了科技界的熱門話題。讓我們來看看為什麼。

什麼是微服務？

微服務是一種獨立、自包含的能力，設計為可執行程式或程式，透過標準但輕量級的程式間通訊（如超文字傳輸協定HTTP、根據表述性狀態轉移（REST）架構的RESTful網頁服務、訊息佇列等）與其他微服務進行通訊。微服務與標準應用程式不同之處在於，每個微服務都是獨立開發、測試、佈署和按需擴充套件的，不依賴其他微服務。

  graph TD;
    A[Client] --> B[Load Balancer];
    B --> C[Service A];
    B --> D[Service B];
    B --> E[Service C];
    C --> F[Database A];
    D --> G[Database B];
    E --> H[Database C];

內容解密：

此圖示展示了微服務架構中各個元件之間的基本互動流程。客戶端透過負載平衡器存取不同的微服務，這些微服務可能會與自己的資料函式庫進行互動。這樣的設計使得每個微服務都能夠獨立運作，不會影響其他微服務。

from flask import Flask, request, jsonify

app = Flask(__name__)

@app.route('/serviceA', methods=['GET'])
def serviceA():
    # Logic for Service A
    return jsonify({"message": "Service A is running"})

@app.route('/serviceB', methods=['GET'])
def serviceB():
    # Logic for Service B
    return jsonify({"message": "Service B is running"})

@app.route('/serviceC', methods=['GET'])
def serviceC():
    # Logic for Service C
    return jsonify({"message": "Service C is running"})

if __name__ == '__main__':
    app.run(host='0.0.0.0', port=5000)

內容解密：

以上程式碼展示了一個簡單的Flask應用程式，其中包含三個不同的微服務：serviceA、serviceB和serviceC。每個微服務都有自己的路由和處理邏輯，並且可以獨立執行。這樣的設計使得每個微服務都能夠獨立開發、測試和佈署。

為什麼選擇微服務？

  1. 靈活性：微服務架構允許開發團隊能夠獨立地開發、測試和佈署各個功能模組，這大大提升了靈活性。
  2. 擴充套件性：每個微服務都可以根據需求獨立擴充套件，這意味著可以更有效地利用資源。
  3. 可維護性：由於每個微服務都是獨立執行的，當某個功能出現問題時，只需要修復該功能對應的微服務即可，不會影響到整個系統。
  4. 技術多樣性：不同的微服務可以使用不同的技術堆疊來實作其功能，這使得團隊可以選擇最適合其需求的技術。

未來趨勢

隨著企業對敏捷開發和持續交付（CD）需求的增加，微服務架構將成為主流選擇。未來，我們可能會看到更多根據微服務架構的應用程式，這些應用程式將更加靈活、可擴充套件和易於維護。

玄貓見解

從實踐經驗來看，微服務架構在大型企業中已經顯示出其強大的優勢。然而，轉向微服務架構並不是一蹴而就的事情。它需要對現有系統進行深入分析和重構，並且需要團隊具備相應的技術能力和經驗。透過合理的技術選型和團隊協作，玄貓認為未來更多企業將會採用這種架構來提升其系統效能和靈活性。

案例分析

舉例來說，某知名電子商務平台在轉向微服務架構後，成功地將其系統的回應時間縮短了50%，並且在高峰期能夠輕鬆應對大量存取流量。這不僅提升了使用者經驗，也降低了系統維護成本。

微服務架構入門

微服務架構是現代軟體開發的重要概念，結合了鬆耦合、按需擴充套件及服務導向等最佳實踐。這些原則確保了每個微服務都能獨立執行、維護及擴充套件，從而提升系統的靈活性和可維護性。

單獨功能的意義

單獨功能意味著每個微服務只負責一個明確的功能，並且這個功能對所有消費者是一致的。例如，一個訂單管理服務僅負責處理訂單，不會進行通知操作。如果需要傳送通知，它可以呼叫另一個專門負責通知的微服務。這種功能分離提供了巨大的靈活性，因為每個微服務可以獨立地管理、維護、擴充套件、重用及替換。

微服務架構的優勢

在微服務架構中，應用程式是由多個獨立的微服務組成的，每個微服務提供特定且明確定義的功能，並透過明確的協定進行通訊，以實作整體應用程式的功能。這種架構可以描述為每個微服務都作為一個獨立程式執行。

此圖示

  graph TD;
    A[Client] --> B[Microservice 1];
    A --> C[Microservice 2];
    A --> D[Microservice 3];
    B --> E[Helper Microservice 1];
    C --> F[Helper Microservice 2];
    D --> G[Helper Microservice 3];

此圖示展示了客戶端如何與不同的微服務進行通訊，並且這些微服務之間也可以互相呼叫。

微服務與SOA及單體應用程式的區別

與SOA（Service-Oriented Architecture）和單體應用程式相比，微服務架構有其獨特之處。在單體應用程式中，所有功能都封裝在一個大型可執行檔案或WAR檔案中，這稱為單體實作。

以簡單的計算器應用程式為例，在單體應用程式中，所有計算操作（如加法、減法等）都被編寫為單一程式中的不同函式，並透過標準程式函式呼叫來完成操作。這種設計可能如下圖所示：

此圖示

  graph TD;
    C[C]
    D[D]
    E[E]
    F[F]
    A[Client] --> B[Calculator Operation];
    B --> C{Add};
    B --> D{Subtract};
    B --> E{Multiply};
    B --> F{Divide};

在微服務架構中，開發者會將每個計算操作構建為獨立的微服務，並透過HTTP或其他協定進行呼叫。這樣即使其中一個函式出現錯誤（例如超出範圍），也只會影響該特定微服務，而不會影響整個應用程式。

簡化複雜應用程式

以上簡單例子展示了微服務架構的一大優勢：它能夠透過將應用程式分解為可管理的、獨立元件來簡化複雜應用程式的實作。這種簡化有助於在不影響其他服務的情況下新增所需的功能。此外，每個微服務可以獨立更新或按需擴充套件。

例如，假設我們需要建立一個新操作來使用現有功能：求給定數字的平方。這個操作很簡單，只涉及少量或不涉及現有程式碼的修改。我們可以建立一個新的微服務來呼叫「乘法」微服務的已發布API（如下圖所示）。因此，我們只需要編寫、編譯和佈署一個新的微服務，而不是像單體應用程式那樣需要重新編譯和重新佈署整個應用程式並可能導致停機。

此圖示

  graph TD;
    A[Client] --> B[Square Operation];
    B --> C[Multiply Operation];

幫助性微服務

我們還可以擁有僅被其他微服務呼叫而不直接被客戶端呼叫的幫助性微服務。例如，如下圖所示，客戶端可能只能呼叫第一層中的三個微服務，而第一層中的第一個微服務則可以呼叫第二層和第三層中的兩個幫助性微服務。

此圖示

  graph TD;
    A[Client] --> B[Layer 1 Microservice 1];
    A --> C[Layer 1 Microservice 2];
    A --> D[Layer 1 Microservice 3];
    B --> E[Layer 2 Helper Microservice];
    B --> F[Layer 3 Helper Microservice];

標題格式規範（嚴格遵守且零容忍）

  • 一級標題：## 主題標題
  • 二級標題：### 段落標題
  • 三級標題：#### 次段落標題（包含「內容解密：」）
  • 四級標題：##### 小段落標題
玄貓

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技術愛好者，專注於分享程式開發、雲端技術與 AI 應用的心得體會。