前言
現(xiàn)在研發(fā)的項目啟動今已近一年之久，期間從項目屬性舔腾、人員規(guī)模、系統(tǒng)定位等方面都發(fā)生了很大的變化搂擦，而且是越變越好稳诚。不過也因為此，項目最初的架構(gòu)設(shè)計已經(jīng)不能滿足現(xiàn)在的需求瀑踢，并隨著時間的推移扳还，詬病越來越多才避、越來越嚴(yán)重。
為了解決這一問題氨距，開發(fā)人員也在努力的嘗試各種辦法桑逝，但總的來說之前的方式更多是在打補丁，暫時或看上去是解決問題了俏让，實質(zhì)上并沒有從本質(zhì)的變化楞遏。基于這一情況舆驶，這一次我們下定決心橱健，用一定的人力、物力去重新定義系統(tǒng)的架構(gòu)——基于Spring Cloud實現(xiàn)微服務(wù)的架構(gòu)沙廉。
本文簡要介紹微服務(wù)及微服務(wù)架構(gòu)的概念，并描述了Spring Cloud的功能臼节，然后基于Spring Cloud的各個組件搭建微服務(wù)的整體架構(gòu)撬陵，并對升級后的系統(tǒng)架構(gòu)進(jìn)行了設(shè)計、約定和說明网缝。
特別說明：鑒于現(xiàn)在的開發(fā)模式采用的是前后端分離的模式巨税，系統(tǒng)問題在后端也較為嚴(yán)重，Spring Cloud也只一個后端治理的框架粉臊，所以本文主要講述的是后端微服務(wù)的架構(gòu)設(shè)計草添，前端的架構(gòu)調(diào)整等Spring Cloud雛形完成后進(jìn)行組合設(shè)計。
[TOC]
1. 微服務(wù)簡述
1.1. 什么是微服務(wù)
微服務(wù)（MicroService）沒有一個官方的標(biāo)準(zhǔn)定義扼仲，ThoughtWorks的首席科學(xué)家馬丁·福勒這樣說：“微服務(wù)架構(gòu)是一種架構(gòu)模式远寸，它提倡將單一應(yīng)用程序劃分成一組小的服務(wù)，服務(wù)之間互相協(xié)調(diào)屠凶、互相配合驰后，為用戶提供最終價值。每個服務(wù)運行在其獨立的進(jìn)程中矗愧，服務(wù)與服務(wù)間采用輕量級的通信機(jī)制互相溝通（通常是基于HTTP協(xié)議的RESTful API）灶芝。每個服務(wù)都圍繞著具體業(yè)務(wù)進(jìn)行構(gòu)建，并且能夠被獨立的部署到生產(chǎn)環(huán)境唉韭、類生產(chǎn)環(huán)境等夜涕。另外，應(yīng)當(dāng)盡量避免統(tǒng)一的属愤、集中式的服務(wù)管理機(jī)制女器，對具體的一個服務(wù)而言，應(yīng)根據(jù)業(yè)務(wù)上下文春塌，選擇合適的語言晓避、工具對其進(jìn)行構(gòu)建簇捍。”
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1.2. 微服務(wù)架構(gòu)優(yōu)勢
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1 復(fù)雜度可控
在將應(yīng)用分解的同時俏拱，規(guī)避了原本復(fù)雜度無止境的積累暑塑。每一個微服務(wù)專注于單一功能，并通過定義良好的接口清晰表述服務(wù)邊界锅必。
由于體積小事格、復(fù)雜度低，每個微服務(wù)可由一個小規(guī)模開發(fā)團(tuán)隊完全掌控搞隐，易于保持高可維護(hù)性和開發(fā)效率驹愚。
2 獨立部署
由于微服務(wù)具備獨立的運行進(jìn)程，所以每個微服務(wù)也可以獨立部署劣纲。當(dāng)某個微服務(wù)發(fā)生變更時無需編譯、部署整個應(yīng)用癞季。
由微服務(wù)組成的應(yīng)用相當(dāng)于具備一系列可并行的發(fā)布流程劫瞳，使得發(fā)布更加高效，同時降低對生產(chǎn)環(huán)境所造成的風(fēng)險绷柒，最終縮短應(yīng)用交付周期志于。
3 技術(shù)選型靈活
微服務(wù)架構(gòu)下，技術(shù)選型是去中心化的废睦。每個團(tuán)隊可以根據(jù)自身服務(wù)的需求和行業(yè)發(fā)展的現(xiàn)狀伺绽，自由選擇最適合的技術(shù)棧。
由于每個微服務(wù)相對簡單嗜湃，所以需要對技術(shù)棧進(jìn)行升級時所面臨的風(fēng)險就較低奈应，甚至完全重構(gòu)一個微服務(wù)也是可行的。
4 容錯
當(dāng)某一組件發(fā)生故障時净蚤，在單一進(jìn)程的傳統(tǒng)架構(gòu)下钥组，故障很有可能在進(jìn)程內(nèi)擴(kuò)散，形成應(yīng)用全局性的不可用今瀑。
在微服務(wù)架構(gòu)下程梦，故障會被隔離在單個服務(wù)中。若設(shè)計良好橘荠，其他服務(wù)可通過重試屿附、平穩(wěn)退化等機(jī)制實現(xiàn)應(yīng)用層面的容錯。
5 擴(kuò)展
單塊架構(gòu)應(yīng)用也可以實現(xiàn)橫向擴(kuò)展哥童，就是將整個應(yīng)用完整的復(fù)制到不同的節(jié)點挺份。當(dāng)應(yīng)用的不同組件在擴(kuò)展需求上存在差異時，微服務(wù)架構(gòu)便體現(xiàn)出其靈活性贮懈，因為每個服務(wù)可以根據(jù)實際需求獨立進(jìn)行擴(kuò)展匀泊。
簡單來說优训，微服務(wù)是基于單體應(yīng)用的新型架構(gòu)模式，可以基于微服務(wù)更好的進(jìn)行自動化測試各聘、運維揣非、監(jiān)控，從而滿足持續(xù)交付躲因，最終實現(xiàn)高質(zhì)量的用戶價值早敬。
1.3. 微服務(wù) VS 當(dāng)前開發(fā)
微服務(wù)的開發(fā)模式和傳統(tǒng)開發(fā)模式有著很大的不同，大致有以下幾點：
- 分工不同 ：現(xiàn)在一個組負(fù)責(zé)一個系統(tǒng)大脉，一個人負(fù)責(zé)系統(tǒng)的一部分搞监；微服務(wù)后可能是一人負(fù)責(zé)一個或多個系統(tǒng)。
- 架構(gòu)不同：現(xiàn)在更多的從模塊上拆分镰矿、前后端上拆分開發(fā)琐驴；微服務(wù)后將同時從橫向縱向上拆分。
- 部署方式不同：現(xiàn)在是手工和半自動發(fā)布秤标；微服務(wù)后得自動化運維棍矛。
- 容災(zāi)不同：現(xiàn)在的系統(tǒng)是一個整體，并且是單點運行抛杨；微服務(wù)后可以多點負(fù)載，還可以隔離故障避免系統(tǒng)整體宕機(jī)荐类。
- 團(tuán)隊結(jié)構(gòu)不同 2 pizza（6~10人）的小團(tuán)隊
分權(quán)機(jī)制
聯(lián)邦分權(quán)制 -- 對結(jié)果負(fù)責(zé)
職能分權(quán)制 -- 對行為負(fù)責(zé)
2. 技術(shù)選型
2.1. Dubbo
Dubbo是Alibaba開源的分布式服務(wù)框架怖现，它最大的特點是按照分層的方式來架構(gòu)，使用這種方式可以使各個層之間解耦合（或者最大限度地松耦合）玉罐。從服務(wù)模型的角度來看屈嗤，Dubbo采用的是一種非常簡單的模型，要么是提供方提供服務(wù)吊输，要么是消費方消費服務(wù)饶号，所以基于這一點可以抽象出服務(wù)提供方（Provider）和服務(wù)消費方（Consumer）兩個角色。
Dubbo服務(wù)的官方更新非常不確定季蚂，2014年10月30日停止更新后茫船，最近幾個月低調(diào)開始維護(hù)，發(fā)布了5個優(yōu)化版本扭屁。
2.2. 為什么選擇Spring Cloud
Spring Cloud是一系列框架的有序集合算谈。它利用Spring Boot的開發(fā)便利性巧妙地簡化了分布式系統(tǒng)基礎(chǔ)設(shè)施的開發(fā)，如服務(wù)發(fā)現(xiàn)注冊料滥、配置中心然眼、消息總線、負(fù)載均衡葵腹、斷路器高每、數(shù)據(jù)監(jiān)控等屿岂，都可以用Spring Boot的開發(fā)風(fēng)格做到一鍵啟動和部署。
Spring Cloud的開發(fā)團(tuán)隊專注于企業(yè)級開源框架的研發(fā)鲸匿，不論是在中國還是在世界上使用都非常廣泛爷怀，開發(fā)出通用、開源晒骇、穩(wěn)健的開源框架是他們的主業(yè)霉撵。
Spring Cloud是微服務(wù)架構(gòu)的生態(tài)環(huán)境，考慮到了微服務(wù)的各個方面洪囤，不像阿里的Dubbo 框架只是專注于服務(wù)之間的治理徒坡。
Spring Cloud的社區(qū)熱度非常好，問題修復(fù)也非常及時瘤缩，未來會更加完善和穩(wěn)定喇完。
Spring Cloud也可以較好的兼容python、php等其他語言開發(fā)的微服務(wù)剥啤。因為采用RESTful锦溪。
Spring Cloud與Docker可以完美組合使用。
Spring Cloud 英文官網(wǎng)：http://projects.spring.io/spring-cloud/
Spring Cloud 中文文檔：https://springcloud.cc/
2.3. Spring Boot的特性
Spring Boot是一個簡化Spring使用的框架府怯，可以使用少量的配置快速創(chuàng)建一個基于Spring的項目刻诊。Spring Boot主要有如下核心功能：
獨立運行的Spring項目：Spring Boot可以以jar包的形式來運行，運行一個Spring Boot項目我們只需要通過java -jar xx.jar類運行牺丙。
內(nèi)嵌Servlet容器：Spring Boot可以內(nèi)嵌Tomcat则涯，這樣我們無需以war包的形式部署項目。
提供starter簡化Maven配置：使用Spring或者SpringMVC我們需要添加大量的依賴冲簿，而這些依賴很多都是固定的粟判，這里Spring Boot 通過starter能夠幫助我們簡化Maven配置。
自動配置Spring
提供生產(chǎn)就緒型功能峦剔，如指標(biāo)档礁，健康檢查和外部配置
無代碼生成和xml配置
3. 我們微服務(wù)架構(gòu)約定
3.1. 技術(shù)棧
編程語言：Kotlin、JAVA吝沫、Python呻澜、PHP、SQL
構(gòu)建工具：Gradle野舶、Maven
數(shù)據(jù)庫：MySQL易迹、MongoDB、SQL Server
緩存：Redis
消息隊列：RabbitMQ
IDE：IntelliJ IDEA平道、Eclipse
服務(wù)部署：Linux睹欲、Docker、Jenkins、Ansible
微服務(wù)框架：Spring Cloud
后端開發(fā)框架：Spring Boot
前端開發(fā)框架：VUE
3.2. Spring Cloud基礎(chǔ)服務(wù)選型
- 配置：Spring Cloud Config窘疮，統(tǒng)一配置管理
- 總線：Spring Cloud Bus袋哼，可與Spring Cloud Config聯(lián)合實現(xiàn)熱部署
- 發(fā)現(xiàn)：Eureka，微服務(wù)的注冊與發(fā)現(xiàn)
- 容錯：Hystrix闸衫，斷路器
- 網(wǎng)關(guān)：Zuul涛贯，提供動態(tài)路由,監(jiān)控,彈性,安全等邊緣服務(wù)的框架
- 負(fù)載：Ribbon，有多種負(fù)載均衡策略可供選擇
- 調(diào)用：Feign蔚出，一種聲明式弟翘、模板化的HTTP客戶端
- 跟蹤：Spring Cloud Sleuth， 日志收集工具包
- 會話：Spring-Session
3.3. 工具版本約定
| 名稱 | 版本 | 備注 |
|---|---|---|
| Spring Boot | 2.0.0.M6 | - |
| Spirng Cloud | Finchley.M4 | - |
| Kotlin | 1.2 | 需保持最新 |
| JAVA | 1.8.0_151 | — |
| Gradle | 4.4.1 | 保持更新 |
| Maven | 3.5.2 | - |
| MySQL | 5.7.17 | - |
| MongoDB | 3.6 | - |
| PHP | 7.2.0 | — |
| Python | 3.6.4 | — |
| Redis | 4.0.1 | - |
| Docker | 17.09 | - |
| Jenkins | 2.89.2 | - |
| CentOS | 7.4 | - |
| SQL Server | 2008 | 歷史系統(tǒng) |
| Ansible | 2.3.3.0-1 | - |
| Tomcat | 8.5.24 | - |
3.4 微服務(wù)設(shè)計原則
單一職責(zé)：
每個服務(wù)都很小骄酗，且專注于做一件事情稀余，并且把它做好。
至于要多小趋翻，有人喜歡100行以內(nèi)睛琳，有人贊成1000行以內(nèi)，數(shù)字并不是最重要的踏烙，只要團(tuán)隊覺得合適就好师骗。輕量通訊
服務(wù)和服務(wù)之間通過輕量級的機(jī)制實現(xiàn)彼此間的通信。所謂輕量級通信機(jī)制讨惩，通常指基于語言無關(guān)辟癌、平臺無關(guān)的這類協(xié)議，例如XML荐捻、JSON愿待，而不是傳統(tǒng)我們熟知的Java RMI或者.Net Remoting等。獨立部署
每個服務(wù)都運行在一個獨立的操作系統(tǒng)進(jìn)程中靴患，這意味著不同的服務(wù)能被部署到不同的主機(jī)上。康威定律
請讀：https://yq.aliyun.com/articles/8611
將1968年由梅爾.康威提出:產(chǎn)品反映了制造該產(chǎn)品的組織結(jié)構(gòu)要出。
http://img2.tbcdn.cn/L1/461/1/74ab78cb5db601e5db68adf61e6dc58f437df4e0
第一定律：Communication dictates design. 組織溝通方式會通過系統(tǒng)設(shè)計表達(dá)出來鸳君。
第二定律：There is never enough time to do something right, but there is always enough time to do it over.
時間再多一件事情也不可能做的完美，但總有時間做完一件事情患蹂。
第三定律：There is a homomorphism from the linear graph of a system to the linear graph of its design organization.
線型系統(tǒng)和線型組織架構(gòu)間有潛在的異質(zhì)同態(tài)特性或颊。
第四定律：The structures of large systems tend to disintegrate during development, qualitatively more so than with small systems.
大的系統(tǒng)組織總是比小系統(tǒng)更傾向于分解。
3.5 微服務(wù)拆分
微服務(wù)的拆分是個復(fù)雜問題传于，簡單來說需要從橫向和縱向多刀去拆囱挑。
3.5.1 橫向拆分
按照不同的業(yè)務(wù)域進(jìn)行拆分，例如訂單沼溜、營銷平挑、風(fēng)控、積分資源等，形成獨立的業(yè)務(wù)領(lǐng)域微服務(wù)集群通熄。
- 用戶：
- 訂單：
- 評論：
- 組織：
- 商品：
- 交易：
- 搜索：
- 營銷：
- 消費者信息：
- 消費者分布：
- 消費者畫像：
- 積分：
- 訂貨：
- 賬戶：
3.5.2 縱向拆分
把一個業(yè)務(wù)功能里的不同模塊或者組件進(jìn)行拆分唆涝。例如把公共組件拆分成獨立的原子服務(wù)，下沉到底層唇辨，形成相對獨立的原子服務(wù)層廊酣。這樣一縱一橫，就可以實現(xiàn)業(yè)務(wù)的服務(wù)化拆分赏枚。
- 短信：短信發(fā)送亡驰、記錄、均衡饿幅、防漏凡辱、模板配置
- 文件：文件上傳、縮略诫睬、下載煞茫、打包、數(shù)據(jù)庫記錄
- 微信：
- 日志：
- 支付：
- 快遞：快遞查詢摄凡、狀態(tài)訂閱
- 地圖：地址經(jīng)緯度互轉(zhuǎn)续徽、距離計算、線路推薦
- 計劃任務(wù)：統(tǒng)一的計劃任務(wù)配置及調(diào)度
- 微信公眾號配置：
- 微信自動回復(fù)：
3.6 架構(gòu)升級步驟
- 獨立構(gòu)建微服務(wù)框架亲澡，將現(xiàn)有系統(tǒng)的核心功能分離出來做成基礎(chǔ)微服務(wù)钦扭。如短信模板消息發(fā)送、微信模板消息發(fā)送床绪、文件上傳下載等客情；
- 利用這些基礎(chǔ)微服務(wù)，解耦現(xiàn)有系統(tǒng)癞己，修改其調(diào)用關(guān)系和依賴方式膀斋；
- 通過不斷的微服務(wù)化，逐漸將現(xiàn)有系統(tǒng)分解成多個獨立的微服務(wù)痹雅；
- 廢棄現(xiàn)有的系統(tǒng)仰担，使用全新構(gòu)建的微服務(wù)來替代。
3.7. 微服務(wù)總體架構(gòu)圖
構(gòu)件一套完整的微服務(wù)架構(gòu)需要考慮許多問題绩社，包括API Gateway摔蓝、服務(wù)間調(diào)用、服務(wù)發(fā)現(xiàn)愉耙、服務(wù)容錯贮尉、服務(wù)部署、數(shù)據(jù)調(diào)用等朴沿〔卵瑁基于SpringCloud構(gòu)建微服務(wù)架構(gòu)可以通過自動配置和綁定Spring環(huán)境和其他Spring編程模型來實現(xiàn)微服務(wù)。采用Spring Boot應(yīng)用程序提供的集成功能，通過幾個簡單的注釋龄毡，開發(fā)人員可以快速配置和啟用應(yīng)用程序中的常見功能模塊吠卷，并使用久經(jīng)考驗的Netflix組件構(gòu)建大型分布式系統(tǒng)。 提供的微服務(wù)功能模塊包括服務(wù)發(fā)現(xiàn)（Eureka）沦零，斷路器（Hystrix）祭隔，智能路由（Zuul）和客戶端負(fù)載均衡（Ribbon）等。圖2顯示了采用Spring Cloud系列平臺構(gòu)建的微服務(wù)整體架構(gòu)路操。
基于Spring Cloud系統(tǒng)的微服務(wù)架構(gòu)平臺
服務(wù)發(fā)現(xiàn)是microservice基礎(chǔ)架構(gòu)的關(guān)鍵原則之一疾渴。服務(wù)注冊中心采用Spring CloudNetflix的項目可以自動注冊服務(wù)，也可以通過HTTP接口手動注冊屯仗。默認(rèn)情況下搞坝，Eureka使用客戶端心跳來確定一個客戶端是否活著。也可以另指定DiscoveryClient來傳播當(dāng)前SpringBoot Actuator的應(yīng)用性能的健康檢查狀態(tài)魁袜。
統(tǒng)一的接入服務(wù)接口采用Spring Cloud的Zuul組件桩撮，實現(xiàn)內(nèi)外有別的微服務(wù)調(diào)用。該組件也實現(xiàn)了服務(wù)路由功能峰弹。采用Spring Cloud Netflix來實現(xiàn)服務(wù)的限流和降級店量。
為實現(xiàn)服務(wù)的高可用，保證服務(wù)的容錯和負(fù)載均衡鞠呈，本平臺可采用客戶端負(fù)載均衡（Ribbon）來實現(xiàn)融师。
Spring Cloud Netflix的Hystrix熔斷器組件，具有容錯管理工具蚁吝，旨在通過熔斷機(jī)制控制服務(wù)和第三方庫的節(jié)點旱爆，從而對延遲和故障提供更強(qiáng)大的容錯能力。為保證核心服務(wù)的穩(wěn)定性窘茁，可采用Spring Cloud Netflix的Hystrix組件來實現(xiàn)服務(wù)的服務(wù)的容錯怀伦、限流和降級等功能。
微服務(wù)的安全控制和權(quán)限驗證可采用Spring CloudSecurity來實現(xiàn)山林。對于RESTful空镜，可采用Spring Cloud的Feign 組件，這是一個聲明Web服務(wù)客戶端捌朴。這便得編寫web服務(wù)客戶端更容易，使用Feign 創(chuàng)建一個接口并對它進(jìn)行注解张抄，它具有可插拔的注解支持包括Feign注解與JAX-RS注解砂蔽，F(xiàn)eign還支持可插拔的編碼器與解碼器
4. 微服務(wù)帶來的新問題
- 一個服務(wù)拆成多大才合適？
- 多個微服務(wù)能否共享數(shù)據(jù)庫署惯？
每個微服務(wù)都有自己獨立的數(shù)據(jù)庫左驾，那么后臺管理的聯(lián)合查詢怎么處理？這是大家普遍遇到的一個問題。
有如下三種處理方案：
嚴(yán)格按照微服務(wù)的劃分來做诡右，微服務(wù)相互獨立安岂，各微服務(wù)數(shù)據(jù)庫也獨立，后臺需要展示數(shù)據(jù)時帆吻，調(diào)用各微服務(wù)的接口來獲取對應(yīng)的數(shù)據(jù)域那，再進(jìn)行數(shù)據(jù)處理后展示出來，這是標(biāo)準(zhǔn)的用法猜煮，也是最麻煩的用法次员。
將業(yè)務(wù)相關(guān)的表放到一個庫中，將業(yè)務(wù)無關(guān)的表嚴(yán)格按照微服務(wù)模式來拆分王带，這樣既可以使用微服務(wù)淑蔚，也避免了數(shù)據(jù)庫各種切換導(dǎo)致后臺統(tǒng)計難以實現(xiàn)，是一個折中的方案愕撰。
數(shù)據(jù)庫嚴(yán)格按照微服務(wù)的要求來切分刹衫，以滿足業(yè)務(wù)高并發(fā)，實時或者準(zhǔn)實時將各微服務(wù)數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)同步到 NoSQL 數(shù)據(jù)庫中搞挣，在同步的過程中進(jìn)行數(shù)據(jù)清洗带迟，用來滿足后臺業(yè)務(wù)系統(tǒng)的使用，推薦使用 Mongodb柿究、Hbase 等邮旷。
三種方案在不同的公司我都使用過，第一種方案適合業(yè)務(wù)較為簡單的小公司蝇摸；第二種方案婶肩，適合想在原有系統(tǒng)之上掘猿，慢慢演化為微服務(wù)架構(gòu)的公司昙啄；第三種適合大型高并發(fā)的互聯(lián)網(wǎng)公司。
- 如何與現(xiàn)有系統(tǒng)結(jié)合使用弄唧、并行開發(fā)啡专、最終替代险毁？
- 如何避免開發(fā)人員瞎子摸象、管中窺豹们童？
- 服務(wù)調(diào)用流畔况，服務(wù)編排如何使用？
- 自動化運維的新挑戰(zhàn)慧库？
5. 結(jié)束語
微服務(wù)架構(gòu)不是絕對的好跷跪，它有一定的使用場景，也有一定的落地難度齐板。結(jié)合我們目前的情景和未來的發(fā)展來說吵瞻，微服務(wù)架構(gòu)是適合我們的葛菇，并且能夠解決很多現(xiàn)有系統(tǒng)的詬病，但是落地的難度也是比較大的橡羞，特別是要結(jié)合已有的各個系統(tǒng)進(jìn)行使用眯停。
Spring Cloud作為穩(wěn)定的微服務(wù)的一站式解決方案，能快速高效地搭建微服務(wù)架構(gòu)卿泽，并且能夠結(jié)合多語言開發(fā)莺债，這個正是我們所需要的。
從今天開始又厉，微服務(wù)的架構(gòu)升級正式開始九府，一部分人直接開始參與，一部分人員間接來參與覆致，但最終我們所有人都會在一個統(tǒng)一的架構(gòu)上進(jìn)行持續(xù)交付侄旬，從而更大的實現(xiàn)用戶價值。
6. 推薦閱讀
思特沃克-洞見-微服務(wù)
http://insights.thoughtworks.cn/category/microservices/微服務(wù)架構(gòu)的理論基礎(chǔ) - 康威定律
https://yq.aliyun.com/articles/8611
《Spring Boot 2精髓：從構(gòu)建小系統(tǒng)到架構(gòu)分布式大系統(tǒng)》
《Spring Cloud與Docker微服務(wù)架構(gòu)實戰(zhàn)》
《Spring Cloud微服務(wù)實戰(zhàn)》
《SpringBoot揭秘：快速構(gòu)建微服務(wù)體系》
