单体、分布式、微服务、Serverless及新兴部署模式分析

在数字化时代，软件架构的选择对于企业的技术战略至关重要。从单体架构到Serverless，再到服务网格和服务化模型，每一种架构模式都反映了特定时期内技术发展和业务需求的特点。本文将对这些架构模式的优缺点进行讨论，供大家参考。

部署方式的不断演进

单体架构（Monolithic Architecture）

概念含义：
单体架构是一种应用程序设计方法，其中所有的功能和业务逻辑都集成在一个单独的、自包含的单元中。单体架构类似于结构型设计模式的享元模式，不断地复用现有的数据库、配置等。它是架构世界的全家桶，web+package，前台业务+后台管理都在里边。在业务发展之初是有无可比拟的优势的，容易部署和发布上线，满足了业务初期的快速发版上线，最快程度地让用户看到产品原型。

特点：

易于开发和部署：所有组件都集成在一起，简化了开发和部署流程。
测试相对简单：由于所有组件都在一起，测试可以更集中地进行。

优点：

易于开发和部署：单体应用通常包含在一个应用程序中，开发和部署过程相对简单。
快速迭代：在项目初期，需求不复杂时，单体架构可以快速响应市场变化。

缺点：

复杂性高：随着功能的增加，代码库迅速膨胀，导致项目难以维护，需求迭代慢。
技术债务：长期积累的技术债务使得单体应用越来越难以适应新需求。引入新的框架或语言需要重构所有业务模块，阻碍技术创新
部署频率低：全量部署耗时长，风险高，导致部署频率降低。
可靠性差：单体应用的一个Bug可能影响整个系统。一损俱损
扩展能力受限：无法根据业务模块的需要进行伸缩，导致资源浪费。
阻碍技术创新：统一技术平台限制了新技术的引入和创新。

分布式架构（Distributed Architecture）

概念含义：
分布式架构是一种应用程序设计方法，其中应用程序的不同组件分布在不同的服务器或位置，并通过网络通信。这种架构对业务按照产品模块抽象，变成一个分布式系统，然后部署在不同的服务器上，责任清晰

可以针对性的扩展，灵活部署可重用的逻辑单元抽象后，提高代码的复用性。类似于桥接再前后台方向上做拆分，在水平方向上也做拆分，即允许水平扩展和负载均衡。

特点：

可扩展性：通过增加更多的服务器来处理增加的负载。
高可用性：组件分布在不同位置，提高了系统的容错能力。

优点：

负载均衡：通过分布式部署，系统可以更好地处理高并发需求。
降低耦合度：模块化设计降低了模块间的依赖。
责任清晰：不同团队可以负责不同的子项目。
扩展方便：新增功能时，只需增加子项目并调用其他系统接口。
部署灵活：可以灵活地进行分布式部署。
提高代码复用性：例如，通过分布式REST服务共享service层。

缺点：

系统间交互复杂：远程通信增加了接口开发的工作量，问题排查更加困难。
相比较单体应用，需要网络开销
相比较单体应用，发布系统需要特定脚本，甚至是运维平台。

面向服务架构（SOA模式）

从运维侧视角出发，从前后端分离切入，后端服务发布后需要登记，然后web根据列表查找对应的服务，然后直连数据库，这就是面向服务架构SOA，最大的特征是注册中心，类似于代理设计模式的作用。它确保服务的设计和开发的一致性和完整性的治理机制。模块按照后端服务的功能内聚进行拆分，然后抽象为服务。

优点:

1)ESB集成不同协议的服务，做消息的转化、解释、路由，从而联通各个服务解决企业通信问题

2)服务松耦合、可扩展性强

缺点：

1)ESB的存在并没有根本解决单体巨石应用的一些问题

2)SOA更多的面向企业服务，服务拆分粒度很大，更多的是为了复用

微服务架构（Microservices Architecture）

概念含义：
因S0A服务粒度太粗，微服务是去中心化的SOA扩展，强调服务彻底的组件化，一个组件就是一个产品。服务间通过轻量化的协议进行通信，并根据服务本身进行独立化部署。微服务架构是一种将应用程序作为一套小服务的设计方法，每个服务运行在其自己的进程中，并通常围绕业务功能构建。微服务采用分布式、松耦合结构，服务可以独立部署、升级和扩展，它们之间不会互相影响，也可以让不同的开发团队各自维护自己的服务，而不是更新整个应用，从而减少开发时间和发布频率。微服务类似于装饰模式，通过服务之间的积木式看加完成用户想要的功能。

特点：

独立性：每个服务可以独立开发、部署和扩展。
技术多样性：团队可以选择最适合其服务的技术栈。

优点：

易于开发和维护：每个微服务关注特定业务功能，代码量较少。
快速启动：微服务代码量少，启动快。
局部修改易部署：只需重新部署修改的服务。
技术栈灵活：可根据服务需求选择合适的技术栈。

缺点：

运维要求高：需要保证大量服务的正常运行与协作。
分布式复杂性：系统容错、网络延迟、分布式事务等带来挑战。
接口调整成本高：API修改可能影响多个服务。
重复劳动：相同功能可能在不同服务中重复开发。

Serverless架构（Serverless Architecture）

概念含义：
Serverless包括BaaS和FaaS服务，前者就是开发者利用提供包括云函数、数据存储、文件存储等一整套后端服务，通过API完成运维管理和容器部署;后者允许开发者以函数作为最小单元部署到云平台上，再通过API来调用。Serverless好处是按照实际使用进行计费，降低了研发成本可以一套代码多端使用。对于单个API和一组API的计费和流量统计就是典型的组合模式。

特点：

无需管理服务器：开发者专注于代码，而云服务提供商处理基础架构。
按需付费：只支付代码实际运行的时间。

优点：

低运营成本：按需计费，节省资源。
简化设备运维：聚焦业务逻辑开发，开发人员无需关注底层硬件运维。
提升可维护性：集成第三方服务，降低开发成本，简化运维，业务连续性和容灾有保障。
快速开发：利用BaaS平台快速开发产品，弹性高可用，按需付费，灵活性和适应性好。

缺点：

厂商平台绑定：依赖特定云服务，线上开发黑盒调试复杂，迁移成本高。
成功案例少，无行业标准：目前适合简单应用，缺乏大型案例。
冷启动，冷门函数或周期性函数应对突发高流量难以快速达到峰值能力
接口暴露较多，安全风险增加

服务网格模式（Service Mesh）

概念含义：
服务网格（Service Mesh）是一种专注于微服务间通信的基础设施层，如Istio、Linkerd等。Sidecar 架构是指业务容器和代理容器同处于一个 Pod 内，业务容器的进出向流量全部由代理容器代理。业务容器负责业务逻辑本身，代理容器负责服务的治理，包括负载均衡、网格信息传递、流控熔断、访问控制等。Sidecar模式就是一个适配器，使得不同的业务模块都可以进行一些统一的操作与管理。

特点：

微服务间通信的抽象化：服务网格处理服务间的通信，使得业务逻辑更清晰，实现微服务治理与业务逻辑的解耦。
增强的可观察性：服务网格可以提供更详细的监控和日志记录。
异构系统的统一治理。多语言、多协议的统一流量管控、监控等需求。
流量控制。服务网格承载了微服务之间的通信流量，服务网格流量控制
安全。服务网格恰恰提供了保护网络调用的功能和基础设施。

优点：

微服务间通信的抽象化：简化了服务间的通信逻辑。
增强的服务发现和负载均衡：自动服务发现和智能负载均衡。
故障恢复和流量管理：提供重试、超时和流量分割。
安全和策略执行：统一的安全策略和认证。

缺点：

增加系统复杂性：引入服务网格层可能会增加系统的复杂性。
性能开销：代理可能会引入额外的延迟。

模型即服务模式（Model as a Service, MaaS）

概念含义：
MaaS，模型即服务，是典型的门面设计模式，通过模型训练，封装成对外的整套逻辑和数据（包括视频、音频、图片、表格），上层业务逻辑部分下沉到模型智能算法。通过大模型训练，动态调整服务能力和用户期待的系统行为和数据反馈。它屏蔽模型训练子系统的复杂实现，用户仅仅是通过自然语言就可以获得对应的买票、支付、互动、图像、甚至是AI制作的视频，允许用户通过API访问预先训练好的机器学习模型，而无需自己构建和维护模型。

特点：