基于微服務(wù)架構(gòu)的系統(tǒng)設(shè)計與應(yīng)用

文/鄭冰

1 引言

隨著云計算、大數(shù)據(jù)、互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展和普及，企業(yè)的應(yīng)用系統(tǒng)的規(guī)模越來越大，越來越復(fù)雜，給系統(tǒng)的設(shè)計開發(fā)、運行維護等帶來了巨大的挑戰(zhàn)。因此，為了提高應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)效率和維護便捷性，提出了微服務(wù)架構(gòu)思想。基于微服務(wù)架構(gòu)技術(shù)，能有效解決大型軟件單體架構(gòu)帶來的研發(fā)周期長的問題，能夠快速響應(yīng)用戶需求。

2 基于微服務(wù)架構(gòu)的系統(tǒng)設(shè)計優(yōu)勢

基于微服務(wù)架構(gòu)的軟件信息系統(tǒng)可以按照每一個邏輯業(yè)務(wù)功能進行原子化劃分，構(gòu)建一個邏輯獨立的應(yīng)用軟件系統(tǒng)，提高每一個模塊的操作執(zhí)行效率，可以解決復(fù)雜問題，同時還可以節(jié)約硬件資源。在功能模塊化、微服務(wù)化的情況下還可以提高處理效率，解決編碼過于復(fù)雜的問題，改善編碼的應(yīng)用效果。在傳統(tǒng)的應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計過程中，人們需要選擇不同類型的技術(shù)，但是在微服務(wù)架構(gòu)下，其可以利用中心化的組織架構(gòu)，不需要過度重視某一個重點，這樣就可以根據(jù)應(yīng)用服務(wù)范圍不同確定技術(shù)種類，實現(xiàn)一對一的技術(shù)性服務(wù)，提高系統(tǒng)運行與處理效率。本文通過總結(jié)發(fā)現(xiàn)，基于微服務(wù)架構(gòu)的系統(tǒng)設(shè)計具有很多優(yōu)勢，比如服務(wù)技術(shù)異構(gòu)性、服務(wù)的擴展性和部署簡單化。

2.1 服務(wù)技術(shù)異構(gòu)性

微服務(wù)架構(gòu)的每個服務(wù)不是必須采用一致的語言或技術(shù)，可以選擇一個適合的開發(fā)技術(shù)和程序設(shè)計語言，因此一個團隊可以根據(jù)情況選擇最熟悉的技術(shù)，這樣就可以更好地支撐當(dāng)前的應(yīng)用軟件。

2.2 服務(wù)的擴展性

目前，一個軟件系統(tǒng)的功能非常多，同時隨著系統(tǒng)運行和使用，未來還需要添加更多的服務(wù)功能。傳統(tǒng)的系統(tǒng)架構(gòu)可擴展性比較弱，基于微服務(wù)架構(gòu)的系統(tǒng)則可以提升擴展性，每一個系統(tǒng)模塊都擁有獨立性，因此就可以單獨進行擴展，不需要涉及其他的功能模塊和底層架構(gòu)，這樣就可以提高系統(tǒng)的服務(wù)能力。

圖1：基于Spring Cloud應(yīng)用平臺架構(gòu)

2.3 簡化部署

基于微服務(wù)架構(gòu)的系統(tǒng)可以針對服務(wù)功能進行單獨處理，自頂向下針對系統(tǒng)的功能服務(wù)進行劃分，每一個服務(wù)都屬于一個單獨的模塊，各個模塊之間是邏輯獨立的，因此每一個服務(wù)的部署都是單獨的，這樣就可以有效簡化系統(tǒng)部署工作。在傳統(tǒng)的系統(tǒng)部署過程中，一旦某一個功能模塊發(fā)生故障或問題，就會導(dǎo)致系統(tǒng)整體無法部署，采用微服務(wù)架構(gòu)開發(fā)的系統(tǒng)則可以只關(guān)注出問題的模塊，這樣就可以提高整個系統(tǒng)的部署效率。

3 基于Spring Cloud微服務(wù)架構(gòu)的設(shè)計與開發(fā)

Spring Cloud是近幾年開始流行的微服務(wù)框架，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、配置中心、消息總線、負(fù)載均衡、斷路器、數(shù)據(jù)監(jiān)控等，都可以用Spring Boot的開發(fā)風(fēng)格做到一鍵啟動和部署。Spring Cloud是一個應(yīng)用非常廣泛的組件，能夠為軟件開發(fā)帶來較多的技術(shù)支持，可以在微服務(wù)應(yīng)用架構(gòu)設(shè)計中提供標(biāo)準(zhǔn)框架，以便能夠?qū)崿F(xiàn)以微服務(wù)為架構(gòu)的基礎(chǔ)程序代碼。基于Spring Cloud微服務(wù)架構(gòu)的應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計過程中，首先需要創(chuàng)建一個Spring Cloud配置服務(wù)器，創(chuàng)建一個Java程序開發(fā)框架，在Spring Boot基礎(chǔ)上進行系統(tǒng)構(gòu)建，然后軟件設(shè)計師就可以激活這個應(yīng)用服務(wù)功能，同時可以繼續(xù)地配置服務(wù)器，完善系統(tǒng)服務(wù)的訪問路徑。其次，系統(tǒng)設(shè)計與開發(fā)還可以利用微服務(wù)注冊技術(shù)，注冊完畢之后就可以發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)中的功能模塊，實現(xiàn)系統(tǒng)的集成和通訊傳輸，自動化的注冊可以提高微服務(wù)架構(gòu)軟件的靈活性和部署簡潔性。最后在用戶交互界面方面，使用AngularJS組件綁定數(shù)據(jù)模型和頁面變量，完成完整微服務(wù)的開發(fā)和創(chuàng)建。

4 基于Spring Cloud微服務(wù)架構(gòu)在物流信息系統(tǒng)中的應(yīng)用研究

隨著近些年物流業(yè)的快速發(fā)展對信息系統(tǒng)提出了更高的要求，需求變化頻度不斷提高，傳統(tǒng)大型項目的單體式開發(fā)模式已經(jīng)不太適應(yīng)快速的變化，需要更靈活的架構(gòu)模式。因此在企業(yè)的實踐中引入了微服務(wù)架構(gòu)模式來應(yīng)對。微服務(wù)架構(gòu)中服務(wù)的分割也是需要重點考量的問題。雖然服務(wù)的劃分能夠使得系統(tǒng)更靈活，但是太細(xì)粒度的分割也會使得系統(tǒng)的服務(wù)和服務(wù)之間的交互變得錯綜復(fù)雜，難以管理。因此在構(gòu)建物流系統(tǒng)是采用了模塊級別的服務(wù)劃分，數(shù)量大約在20個左右的水平，主要劃分為基礎(chǔ)服務(wù)、訂單服務(wù)、產(chǎn)品服務(wù)、運價服務(wù)、供應(yīng)商管理服務(wù)、報表服務(wù)等等。這樣的設(shè)計模式既能夠發(fā)揮微服務(wù)的優(yōu)勢也能夠保持系統(tǒng)的易維護性。具體的應(yīng)用架構(gòu)如圖1所示。

該應(yīng)用平臺采用了6層架構(gòu)來實現(xiàn)，即客戶端，網(wǎng)關(guān)層，微服層，業(yè)務(wù)層，資源存取層和資源層，并進行了一定拓展。具體說明如下：

4.1 客戶端

提供Web應(yīng)用和GUI應(yīng)用給最終用戶使用。Web客戶端和GUI客戶端采用Http/Https協(xié)議和網(wǎng)關(guān)層通信。

4.2 網(wǎng)關(guān)層

為外部提供統(tǒng)一的網(wǎng)關(guān)接口，以及路由，安全控制等功能。

4.3 微服層

微服務(wù)層為所有的微服務(wù)統(tǒng)一提供一個注冊發(fā)現(xiàn)中心，并配合網(wǎng)關(guān)層對外開放API接口。每個微服務(wù)實現(xiàn)一套獨立的功能，并且可以獨自部署，橫向擴展。

4.4 業(yè)務(wù)邏輯層

業(yè)務(wù)邏輯層是整個統(tǒng)一信息管理系統(tǒng)的核心模塊，實現(xiàn)所有的業(yè)務(wù)邏輯。本層主要包括3種組件，即：

（1）業(yè)務(wù)Biz提供統(tǒng)一的業(yè)務(wù)服務(wù)調(diào)用，包括提供給服務(wù)層調(diào)用。

（2）業(yè)務(wù)組件對象封裝一個業(yè)務(wù)功能。

（3）業(yè)務(wù)對象封裝業(yè)務(wù)模型數(shù)據(jù)。

4.5 資源存取層

封裝和外部資源的通信。主要提供3種類型的集成，即：

（1）數(shù)據(jù)集成，封裝數(shù)據(jù)訪問，例如數(shù)據(jù)庫和文件訪問；

（2）消息集成，封裝和消息中間件的通信，如MQ等；

（3）應(yīng)用集成，封裝和外部系統(tǒng)的交互。

4.6 資源層

系統(tǒng)的外部資源。對于集成層，同時具有3種類型的資源：數(shù)據(jù)源資源、消息資源、應(yīng)用資源。

4.7 基礎(chǔ)服務(wù)

對微服務(wù)層，業(yè)務(wù)邏輯層，資源存取層提供公共的服務(wù)，主要包括緩存服務(wù)，傳輸對象，文件日志，數(shù)據(jù)庫日志，權(quán)限管理，事務(wù)管理，任務(wù)調(diào)度模塊等。

4.8 Spring容器管理

業(yè)務(wù)邏輯層、集成層、基礎(chǔ)服務(wù)都在Spring的容器管理中。Spring提供依賴注入和控制反轉(zhuǎn)等功能。

基于以上應(yīng)用架構(gòu)搭建的物流信息系統(tǒng)經(jīng)過實踐證明，達(dá)到良好的性能指標(biāo)。開發(fā)人員更加專注于業(yè)務(wù)模塊的開發(fā)，系統(tǒng)架構(gòu)師負(fù)責(zé)總體協(xié)調(diào)微服務(wù)的運維，使得系統(tǒng)開發(fā)效率更高，能應(yīng)對快速變化的業(yè)務(wù)需求。

5 結(jié)束語

微服務(wù)架構(gòu)能有效提升應(yīng)用系統(tǒng)處理復(fù)雜事物的能力，通過高內(nèi)聚和低耦合手段簡化系統(tǒng)的設(shè)計。基于微服務(wù)的模塊具有較高的自治性，可以按照獨立實體模式存在和運行。SpringCloud是非常優(yōu)秀的微服務(wù)架構(gòu)體系，在實踐中有廣泛的應(yīng)用，基于SpringCloud微服務(wù)架構(gòu)搭建物流信息系統(tǒng)，經(jīng)過實踐證明，能夠快速適應(yīng)需求的變化，達(dá)到設(shè)計初衷，具備一定的實踐價值。