本文翻译自：12 Microservices Patterns I Wish I Knew Before the System Design Interview

释放微服务的力量

您是否正在努力构建高效、可扩展且有弹性的软件系统？作为软件开发人员或高级开发人员，您一定遇到过“微服务架构”一词。这种革命性的软件开发方法已被许多成功的科技巨头采用，例如 Netflix、亚马逊和 Spotify。但是，微服务到底是什么，你为什么要关心？

微服务架构是一种软件开发技术，可将大型应用程序分解为更小、可管理且独立的服务。每个服务负责特定的功能，并通过定义明确的 API 与其他服务进行通信。这种方法有助于实现软件系统更好的可扩展性、可维护性和灵活性。

您是否知道 86% 的开发人员表示，在采用微服务后，他们的工作效率提高了，上市时间也缩短了？成功背后的秘诀在于理解和实施正确的微服务模式。这些模式为设计和管理基于微服务的应用程序提供了坚实的基础。

在这篇博客中，我们将深入探讨每个软件工程师都必须了解的 12 大微服务模式。通过掌握这些模式，您将有能力构建功能强大、容错且易于维护的软件系统。您准备好升级您的软件开发游戏了吗？让我们开始吧！

1. API 网关模式：微服务的一站式服务

您是否厌倦了为微服务管理多个入口点？API 网关模式来拯救这一天！作为所有客户端请求的单一入口点，API 网关简化了对微服务的访问，提供客户端和服务之间的无缝通信。

为什么要关心 API 网关？首先，它有助于聚合来自多个微服务的响应，减少客户端和服务之间的往返次数。这会提高性能和用户体验。其次，它使您能够在一个地方实现身份验证、日志记录和速率限制等横切关注点，从而提高一致性并减少冗余。

想象一下拥有一个负责所有这些职责的中央枢纽的便利！根据 RapidAPI 的一项研究，采用 API 网关的开发人员中有 68% 表示其微服务的安全性得到了提高并简化了管理。

一些流行的 API 网关解决方案包括 Amazon API Gateway、Kong 和 Azure API Management。这些工具提供了一系列功能，例如缓存、节流和监控，以帮助您有效地管理微服务。

简而言之，API 网关模式是成功的微服务架构的重要组成部分。通过采用这种模式，您可以确保简化通信、增强安全性和简化服务管理。您准备好使用 API 网关模式释放微服务的真正潜力了吗？

2. 服务发现模式：轻松驾驭微服务迷宫

您是否正在努力跟踪越来越多的微服务？别担心了！服务发现模式可帮助您轻松驾驭复杂的微服务世界。这种模式允许服务动态地找到彼此，确保顺畅的通信并减少手动配置的需要。

为什么服务发现对您的微服务架构至关重要？随着系统的扩展，管理不断变化的服务位置变得越来越具有挑战性。借助服务发现，服务可以自动注册并相互发现，从而提高系统的敏捷性和灵活性。事实上，74% 采用服务发现的开发人员表示管理微服务的效率有所提高。

查看 Grokking 微服务设计模式，掌握这些微服务设计模式，以设计可扩展、有弹性且更易于管理的系统。

服务发现可以通过两种主要方法实现：客户端发现和服务器端发现。客户端发现涉及客户端查询服务注册表以找到目标服务的位置，而服务器端发现依赖于负载平衡器将请求路由到适当的服务。Netflix Eureka、Consul 和 Kubernetes 等工具提供内置服务发现解决方案以满足您的特定需求。

简而言之，服务发现模式在维护健壮且适应性强的微服务架构方面起着举足轻重的作用。通过实施此模式，您可以毫不费力地轻松管理和扩展您的服务。您准备好使用服务发现征服微服务迷宫了吗？

3. 断路器模式：保护你的微服务免受级联故障

您是否担心微服务架构中故障的连锁反应？了解断路器模式——防止级联故障的终极保障。此模式监视故障并防止请求到达故障服务，使其有时间恢复并保护整个系统免于崩溃。

为什么要实现断路器模式？在微服务生态系统中，单个故障服务可能会导致多米诺骨牌效应，破坏依赖它的其他服务。通过使用断路器，您可以隔离故障服务并防止进一步损坏，从而确保系统的弹性和稳定性。一项调查显示，77% 使用断路器模式的开发人员经历了停机时间的显着减少。

可以使用 Netflix Hystrix 和 Resilience4j 等库轻松实现断路器。这些库提供了一系列功能，例如回退方法和监控，以帮助您有效地管理故障并从故障中恢复。

从本质上讲，断路器模式是构建弹性和容错微服务的必备条件。通过将此模式合并到您的体系结构中，您可以有效地保护您的系统免受服务故障的不利影响。您准备好使用断路器模式来强化您的微服务了吗？

4. 负载均衡模式：为高性能微服务高效分配流量

您是否正在努力处理微服务生态系统中不断增加的流量？引入负载平衡模式——在服务之间均匀分配流量、确保最佳性能和防止服务过载的关键。

为什么要考虑负载平衡模式？随着应用程序的增长，不均匀的流量分布可能导致服务降级甚至失败。负载平衡确保没有单一服务成为瓶颈，从而提高性能和可靠性。事实上，81% 采用负载平衡的开发人员表示应用程序响应能力得到了增强，服务停机时间也减少了。

负载均衡可以通过各种算法实现，例如循环法、最少连接数和加权循环法。每种算法都有其优势和用例，因此为您的系统选择正确的算法至关重要。NGINX 和 HAProxy 等工具提供了强大的负载平衡解决方案，使您可以微调流量分配策略。

总之，负载平衡模式是健壮的微服务架构的重要组成部分。通过实施此模式，您可以有效地管理流量并确保提供高性能、可扩展和容错的服务。您准备好通过负载平衡提升微服务的性能了吗？

5. 隔板模式：通过高级故障隔离强化您的微服务

您是否正在寻找方法来最大限度地减少微服务架构中服务故障的影响？Bulkhead 模式就是您的最佳选择！这种模式隔离了服务和资源，确保一个服务的故障不会导致整个系统崩溃。

为什么 Bulkhead 模式对您的微服务至关重要？在复杂的生态系统中，防止失败的多米诺骨牌效应至关重要。通过实施 Bulkheads，您可以将服务划分开来，确保一个区域的故障不会波及整个系统。一项研究发现，在采用 Bulkhead 模式的开发人员中，有 73% 的人经历了服务故障对其应用程序的影响显着降低。

设计和实施 Bulkheads 涉及为每个服务创建专用资源，例如单独的线程池或数据库连接。这样，即使一个服务耗尽了它的资源，其他服务也不会受到影响。Bulkhead 实施的实际示例包括 AWS Lambda 函数资源分配和数据库中的连接池。

简而言之，Bulkhead 模式提供了高级级别的故障隔离，使其成为弹性微服务架构的关键组件。通过采用这种模式，您可以有效地将服务故障的影响降至最低，并确保系统的稳定性。您准备好使用 Bulkhead 模式强化您的微服务了吗？

6. CQRS 模式：通过关注点分离提升微服务性能

您是否正在寻找优化微服务性能和可扩展性的方法？CQRS（命令查询责任分离）模式就是答案！此模式将您的服务的读取和写入操作分开，允许您独立微调每个方面以获得最大效率。

为什么要考虑 CQRS 模式？在传统架构中，结合读写操作会导致性能瓶颈并增加复杂性。使用 CQRS，您可以单独优化每个操作，从而提高性能并简化维护。研究表明，78% 采用 CQRS 的开发人员体验到增强的系统可扩展性和响应能力。

实施 CQRS 涉及将您的服务分为两个不同的部分：一个用于处理命令（写入操作），另一个用于处理查询（读取操作）。这种分离允许您为每种操作类型应用不同的缩放、缓存和数据库策略。流行的框架，例如 Axon 和 MediatR，为实现 CQRS 模式提供了内置支持。

总之，CQRS 模式是优化微服务性能和可伸缩性的有效方法。通过采用这种模式，您可以有效地管理您的读写操作，确保一个高度响应和可维护的系统。您准备好使用 CQRS 将您的微服务性能提升到新的高度了吗？

7. 事件驱动架构模式：为您的微服务提供实时响应能力

您是否正在寻找一种方法来增强微服务的响应能力和适应性？事件驱动架构模式可以提供帮助！此模式利用事件来触发服务中的操作，从而实现实时响应并促进服务之间的松散耦合。

为什么事件驱动架构模式会改变游戏规则？通过将事件用作触发器，您可以最大限度地减少服务之间的直接依赖性，从而提高灵活性并简化系统演化。研究表明，80% 采用这种模式的开发人员在他们的微服务中体验到可扩展性和适应性的提高。

事件驱动系统的示例包括实时通知、数据流和物联网应用程序。Apache Kafka、RabbitMQ 和 Amazon Kinesis 等流行工具使您能够在微服务架构中有效地实施此模式。

本质上，事件驱动架构模式提供了一种强大的方法来增强微服务的响应能力、灵活性和可扩展性。通过合并此模式，您可以创建一个动态系统来适应实时变化。您准备好使用事件驱动架构释放微服务的全部潜力了吗？

8. Saga 模式：自信地处理分布式事务

您是否担心跨多个微服务管理事务？不要害怕！Saga 模式为处理分布式事务提供了可靠的解决方案，确保数据一致性，同时保持服务的自主性。

为什么要考虑 Saga 模式？在微服务架构中，事务往往跨越多个服务，使得传统的 ACID 事务不适用。Saga 模式提供了一种管理这些复杂场景的方法，同时保留了微服务的优势。研究表明，在实施 Saga 模式的开发人员中，有 76% 的人体验到了数据一致性的提高和事务复杂性的降低。

实现 Saga 模式涉及将分布式事务分解为一系列本地事务，每个事务后跟一个事件或消息。如果本地事务失败，则执行补偿事务以撤消已完成的步骤，从而保持数据一致性。Eventuate 和 Axon 等工具为在微服务架构中实现 Saga 模式提供了内置支持。

综上所述，Saga 模式是微服务生态系统中管理分布式事务不可或缺的工具。通过采用这种模式，您可以确保数据一致性并降低事务复杂性，同时保持服务的自主性。

9. 重试模式：通过优雅的错误恢复提升微服务弹性

您是否正在寻找方法来提高微服务在遇到瞬态故障时的弹性？重试模式已经涵盖了您！

此模式涉及自动重试失败的操作，增加成功执行的机会并最大限度地减少临时问题的影响。

为什么要采用重试模式？在微服务生态系统中，网络中断或服务超时等瞬态故障是不可避免的。重试模式使您的服务能够从这些问题中正常恢复，从而增强整体系统稳定性。

成功实施的关键在于定义合适的重试策略。该策略应包括诸如最大重试次数、重试之间的延迟以及任何指数退避等因素。Polly、Resilience4j 和 Spring Retry 等库为在微服务中实现重试模式提供内置支持。

简而言之，重试模式是构建可有效从瞬时故障中恢复的弹性微服务的重要组成部分。通过采用这种模式，您可以确保在遇到临时问题时系统更加稳定可靠。

10.前端后端模式（BFF）：通过定制服务聚合优化用户体验

您是否希望跨多个平台提供无缝的用户体验？前端后端 (BFF) 模式就是其中之一！这种模式涉及为每个前端创建专用的后端服务，确保为每个平台量身定制最佳性能和用户体验。

为什么要考虑 BFF 模式？在微服务架构中，单个后端服务可能无法满足不同前端的不同需求。BFF 模式使您能够为每个平台定制后端服务，从而增强性能和用户体验。一项研究发现，采用 BFF 模式的开发人员中有 82% 表示提高了用户满意度并降低了开发复杂性。

要实施 BFF 模式，您需要为每个前端（例如 Web、移动、物联网）创建单独的后端服务，专门针对每个平台的要求聚合和调整数据。GraphQL、Apollo Server 和 Express.js 等工具可以促进为您的前端创建自定义后端服务。

总之，BFF 模式是一种在微服务生态系统中跨多个平台优化用户体验的强大方法。通过采用这种模式，您可以根据每个平台的需求定制您的服务，确保一流的性能和用户满意度。您准备好使用 BFF 模式优化您的用户体验了吗？

11. Sidecar 模式：用模块化功能增强你的微服务

您是否想在不损害其自主性的情况下扩展微服务的功能？Sidecar 模式就是你的答案！此模式允许您将附加组件附加到您的服务，提供模块化功能而不改变核心服务本身。

为什么要采用 Sidecar 模式？在微服务架构中，保持服务独立性至关重要。Sidecar 模式使您能够在不影响主要服务的情况下添加新功能或横切关注点，从而保持模块化和可维护性。研究表明，77% 的实施 Sidecar 模式的开发人员体验到了敏捷性的提高和开发复杂性的降低。

实施 Sidecar 模式涉及在主服务容器旁边部署一个单独的容器。这个“sidecar”容器处理特定任务，例如日志记录、监控或安全，让您的主要服务专注于其核心功能。Sidecar 实现的示例包括服务网格中的 Envoy 代理和 Fluentd 日志记录 sidecar。

总之，Sidecar 模式是扩展微服务功能同时保持其模块化和独立性的有效方式。通过采用这种模式，您可以轻松地增强您的服务，确保一个可扩展和可维护的系统。您准备好使用 Sidecar 模式增强您的微服务了吗？

12. Strangler 模式：充满信心地将单体应用转变为微服务

您是否计划从单体架构迁移到微服务但不确定从哪里开始？Strangler 模式在这里为您提供指导！这种模式使您能够逐渐用微服务替换单体系统，确保平稳且无风险的过渡。

为什么要采用 Strangler 模式？从单体架构迁移到微服务可能具有挑战性和风险。Strangler 模式允许增量替换，最大限度地减少停机时间和风险，同时保持业务连续性。研究表明，使用 Strangler 模式的开发人员中有 81% 经历了更顺畅的迁移，问题更少。

要实施 Strangler 模式，您首先要在单体系统中识别特定功能。然后，您创建一个新的微服务来处理该功能，并使用 API 网关或代理将请求重定向到新服务。随着时间的推移，您将对其他功能重复此过程，直到整个整体被微服务取代。

简而言之，Strangler 模式是一种非常宝贵的工具，可让您自信地将单体系统转变为微服务架构。通过遵循此模式，您可以确保平稳且无风险的迁移，让您的组织在微服务时代取得成功。您准备好接受 Strangler 模式并彻底改变您的架构了吗？

结论：使用这些顶级模式释放微服务的全部潜力

在当今快节奏的软件开发环境中，对可扩展、可维护和有弹性的系统的需求至关重要。通过掌握这 12 大微服务模式，您可以充分发挥微服务架构的潜力，确保在不断发展的软件工程世界中取得成功。

为什么这些模式必不可少？研究表明，实施这些模式的开发人员体验到了改进的系统性能、可伸缩性和可维护性。通过利用这些模式，您可以自信地应对分布式事务、服务弹性和用户体验优化等复杂挑战。

作为一名软件工程师，保持领先地位对于您的职业发展至关重要。这些模式为您提供了在微服务领域脱颖而出的基本工具，使您从同行中脱颖而出，并使您能够交付出色的成果。

总之，采用这 12 大微服务模式是释放微服务架构全部潜力的关键。您准备好将您的软件工程技能提升到一个新的水平并引领微服务创新吗？