单体架构有哪些局限和问题？

随着互联网技术的发展，传统的应用架构已满足不了实际需求，微服务架构就随之产生。那么传统应用架构到底出了什么问题呢?又如何解决?接下来我们将从传统单体架构的问题开始，对为什么需要微服务架构进行详细讲解。

传统单体应用架构的问题

通常我们所使用的传统单体应用架构都是模块化的设计逻辑，程序在编写完成后会被打包并部署为一个具体的应用，而应用的格式则依赖于相应的应用语言和框架。例如，在网上商城系统中，JavaWeb工程通常会被打成WA R包部署在Web服务器上，而普通Java工程会以JAR包的形式包含在WA R包中，如图1-1所示。

早期单体架构图

上图中的这种应用开发风格很常见，它易于开发和调试，并且易于部署。在用户量不多时，此种架构方式完全可以满足需求，但随着用户人数的增加，一台机器已经满足不了系统的负载，此时我们就会考虑系统的水平扩展。通常情况下，我们只需要增加服务器的数量，并将打包好的应用拷贝到不同服务器(如Tomcat)，然后通过负载均衡器(如Apache、Nginx)就可以轻松实现应用的水平扩展，如图所示。

在早期，单体架构的这种扩展方式可以很好的满足使用需求，但随着时间的推移，这种方式就会产生很多问题，具体表现如下：

1.应用复杂度增加，更新、维护困难

一个简单的应用会随着时间的推移而逐渐变大。一旦应用变的庞大而又复杂，那么开发团队将会面临很多问题，其中最主要问题就是这个应用太复杂，以至于任何单个开发者都很难进行二次开发或维护。

2.易造成系统资源浪费

虽然使用负载均衡的方式可以对项目中的服务容量进行水平扩展，但由于传统单体架构的代码中只有一个包含所有功能的WA R包，所以在对服务容量扩容时，只能选择重复的部署这个WA R包来扩展服务能力，而不仅仅是扩展了所需的服务。这样导致其他不需要扩展的服务也进行了相应的扩展，但这种扩展是不需要的，因此这种方式会极大的浪费资源。

3.影响开发效率

当一个应用越大时，启动时间就会越长。开发和调试的过程中，如果有很大一部分时间都要在等待中渡过，那么必然会对开发效率有极大的影响。

4.应用可靠性低

传统单体应用架构在运行时的可靠性比较低，当所有模块都运行在一个进程中时，如果任何一个模块中出现了一个Bug，可能会导致整个进程崩溃，从而影响到整个应用。

5.不利于技术的更新

传统单体应用架构一旦选定使用某些技术，则后期的开发和扩展将在这些技术的基础上实现。如果需要更改某种技术，则可能需要将整个应用全部重新开发，这种成本是非常大的。当然，传统单体应用架构的问题还不只这些，但出现这些问题的根本原因可以说就是由于传统单体架构中一个WA R包内包含了系统的所有服务功能所导致的。随着业务变的越来越多，问题也就越来越多。

如何解决传统应用架构的问题

针对传统单体架构的问题，大部分企业通过SOA(Service-Oriented Architecture，面向服务的架构)来解决上述问题。SOA的思路是把应用中相近的功能聚合到一起，以服务的形式提供出去，因此基于SOA架构的应用可以理解为一批服务的组合。

同样以网上商城为例，一个简单的SOA系统如图1-3所示。

SOA系统

从上图可以看出，SOA将原来的单体架构按照功能细分为不同的子系统，然后再由各个子系统依赖服务中间件(这里指企业服务总线Enterprise Service Bus，简称ESB)来调用所需服务。

使用SOA可以将系统切分成多个组件服务，这种通过多个组件服务来完成请求的方式有很多好处，具体如下：

l把项目拆分成若干个子项目，不同的团队可以负责不同的子项目，从而提高开发效率;

l把模块拆分，使用接口通信，降低了模块之间的耦合度;

l为企业的现有资源带来了更好的重用性;l能够在最新的和现有的应用之上创建应用;

l能够使客户或服务消费者免予服务实现的改变所带来的影响;

l能够升级单个服务或服务消费者而无需重写整个应用，也无需保留已经不再适用于新需求的现有系统。

虽然使用SOA解决了单体架构中的问题，但多数情况下，SOA中相互独立的服务仍然会部署在同一个运行环境中(类似于一个Tomcat实例下，运行了很多web应用)。和单体架构类似，随着业务功能的增多，SOA的服务会变得越来越复杂。本质上看，单体架构的问题并没有因为使用SOA而变的更好。

针对单体架构和SOA的问题，许多公司(如Amazon、eBay和NetFlix)通过采用微处理结构模式解决了系统架构中的问题。其思路不是开发一个巨大的单体式的应用，而是将应用分解为小的、互相连接的微服务。随着微服务的使用，微服务架构的思想也随之产生。