大型電網(wǎng)企業(yè)應(yīng)用系統(tǒng)服務(wù)化改造方法研究

蒙亮 胡俊楊

[摘? ? 要] 十三五期間，隨著電網(wǎng)信息化支撐業(yè)務(wù)領(lǐng)域的廣度和深度不斷增強(qiáng)，傳統(tǒng)IT架構(gòu)如何適應(yīng)“互聯(lián)網(wǎng)+電網(wǎng)”形勢下的戰(zhàn)略轉(zhuǎn)型，成為電網(wǎng)信息化管理過程中的迫切需求和需要思考的問題。本文基于許多大型電網(wǎng)企業(yè)多年來的架構(gòu)應(yīng)用實踐，詳細(xì)闡述了如何以領(lǐng)域驅(qū)動設(shè)計（簡稱：DDD）為指導(dǎo)思想，對復(fù)雜的應(yīng)用系統(tǒng)進(jìn)行服務(wù)拆分。

[關(guān)鍵詞] IT架構(gòu);領(lǐng)域驅(qū)動;服務(wù)拆分

doi ： 10 . 3969 / j . issn . 1673 - 0194 . 2018. 21. 033

[中圖分類號] F270.7;TP393.09? ? [文獻(xiàn)標(biāo)識碼]? A? ? ? [文章編號]? 1673 - 0194（2018）21- 0085- 03

1? ? ? 前? ? 言

1.1? ?背景與意義

隨著網(wǎng)絡(luò)安全法的發(fā)布實施、大數(shù)據(jù)、云計算、移動互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能等新技術(shù)發(fā)展日新月異，供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革、電力體制改革、國資國企改革、“一帶一路”、“互聯(lián)網(wǎng)+”等新政策的不斷推進(jìn)，許多電網(wǎng)企業(yè)的發(fā)展處于重要戰(zhàn)略機(jī)遇期、轉(zhuǎn)型升級期、改革深化期。內(nèi)外部環(huán)境的深刻變化，直接對電網(wǎng)企業(yè)信息化建設(shè)提出了新要求。大多數(shù)電網(wǎng)企業(yè)需要信息化手段來支撐主營業(yè)務(wù)的深化改革及競爭型業(yè)務(wù)的創(chuàng)新發(fā)展。

IT架構(gòu)升級是大型電網(wǎng)企業(yè)推進(jìn)信息化建設(shè)過程中必不可少的環(huán)節(jié)之一，它除了需要充分考慮業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)型與新技術(shù)應(yīng)用的發(fā)展外，還涉及基礎(chǔ)設(shè)施、運行時環(huán)境、服務(wù)框架、數(shù)據(jù)訪問框架、工作流程、工作臺和云管理等基礎(chǔ)性軟硬件平臺和關(guān)鍵技術(shù)的整合應(yīng)用。關(guān)于服務(wù)如何抽象，應(yīng)用系統(tǒng)架構(gòu)如何進(jìn)行應(yīng)用化改造，是IT架構(gòu)升級過程中的關(guān)鍵問題。

1.2? ?主要工作

本文針對IT服務(wù)架構(gòu)中最為關(guān)鍵的服務(wù)抽象設(shè)計，引入領(lǐng)域驅(qū)動設(shè)計技術(shù)，實現(xiàn)服務(wù)和組件的拆分。主要的研究內(nèi)容包含以下幾個方面。

（1）戰(zhàn)略設(shè)計模式理論包括：識別領(lǐng)域、劃分子域、尋找核心域、支撐域和通用域、劃定限界上下文和建立上下文映射圖。戰(zhàn)略設(shè)計模式是系統(tǒng)的業(yè)務(wù)框架設(shè)計，保證了領(lǐng)域模型的完整性。

（2）戰(zhàn)術(shù)設(shè)計模式理論主要包括：實體、值對象、聚合、識別領(lǐng)域事件等。戰(zhàn)術(shù)模式解決了領(lǐng)域的最小業(yè)務(wù)單元高內(nèi)聚[1]。

2? ? ? 技術(shù)發(fā)展分析

自Eric Evans提出新的軟件開發(fā)方法DDD后，在國內(nèi)外出現(xiàn)許多DDD理論的研究者和實踐者。

國外有許多專家對DDD的發(fā)展做出了卓越貢獻(xiàn)，例如Greg Young對Betrand Meyer的CQS模式進(jìn)行改造，提出CQRS模式，Vaughn Verno完善了DDD思想，正式提出了領(lǐng)域事件模式以及六邊形架構(gòu)風(fēng)格實現(xiàn)DDD。

隨著國內(nèi)的互聯(lián)網(wǎng)公司逐漸深入實體經(jīng)濟(jì)，業(yè)務(wù)日益復(fù)雜，領(lǐng)域模型在一個復(fù)雜的體系里變得尤為重要。國內(nèi)的盒馬鮮生已經(jīng)成功將DDD運用到實際的開發(fā)中，在互聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)下完整實施具有阿里特點的領(lǐng)域驅(qū)動設(shè)計模式。目前已經(jīng)有許多開發(fā)人員嘗試著將DDD應(yīng)用到銀行、航空、物流及信息系統(tǒng)等項目中，隨著云計算、微服務(wù)框架等新技術(shù)發(fā)展完善，DDD將有更多的應(yīng)用場景。

3? ? ? 必要性分析

“十二五”期間，許多電網(wǎng)企業(yè)信息化處于大建設(shè)期，與應(yīng)用系統(tǒng)的大規(guī)模建設(shè)的現(xiàn)實相適應(yīng)，電網(wǎng)企業(yè)選擇成熟穩(wěn)定、為人熟知、IDE友好、便于共享、易于開發(fā)、部署和測試的單塊架構(gòu)，采用傳統(tǒng)軟件開發(fā)方法開展企業(yè)級應(yīng)用建設(shè);上述模式在大建設(shè)期充分發(fā)揮了其自身特點，促進(jìn)了電網(wǎng)企業(yè)應(yīng)用建設(shè)的迅速開展。

隨著業(yè)務(wù)的不斷擴(kuò)大，需求功能的持續(xù)增加，單塊架構(gòu)已經(jīng)很難滿足業(yè)務(wù)快速變化的需要。一方面，代碼的可維護(hù)性、擴(kuò)展性、靈活性在降低;而另一方面，系統(tǒng)的測試成本、構(gòu)建成本以及維護(hù)成本卻在顯著增加。因此，隨著項目或者產(chǎn)品規(guī)模的不斷擴(kuò)大，單塊架構(gòu)應(yīng)用的改造與重構(gòu)勢在必行。

4? ? ? 規(guī)劃方案

垂直拆分：依據(jù)領(lǐng)域驅(qū)動理念，收集資料，了解系統(tǒng)背景，識別領(lǐng)域通用語言。識別領(lǐng)域，劃分子域，尋找核心域、支撐域和通用域，圍繞這些子域劃定限界上下文，建立上下文映射圖。以戰(zhàn)略模型為基石，進(jìn)行戰(zhàn)術(shù)建模：識別實體、值對象，劃分聚合，識別領(lǐng)域事件。戰(zhàn)術(shù)的成果幫助概念分離，分析設(shè)計原因和領(lǐng)域特征，厘清模型內(nèi)對象的關(guān)系、各種業(yè)務(wù)規(guī)則、數(shù)據(jù)一致性的設(shè)計以及測試用例的設(shè)計。

領(lǐng)域服務(wù)、倉儲和工廠的設(shè)計，幫助分離服務(wù)。以“低內(nèi)聚，高耦合”為原則，建立服務(wù)與服務(wù)之間的關(guān)系，實現(xiàn)事務(wù)的一致性。聚合內(nèi)的服務(wù)要求事務(wù)高度一致，關(guān)鍵聚合根的扭轉(zhuǎn)實現(xiàn)了動態(tài)模型的設(shè)計。設(shè)計是否符合需求的場景要求，通過場景走查檢驗一切的設(shè)計符合度和用戶體驗度。

其總體設(shè)計如下圖所示：

4.1? ?資料收集

明確背景和定位，收集業(yè)務(wù)需求描述，繪制用例及核心業(yè)務(wù)流程圖。

4.2? ?識別通用語言

領(lǐng)域驅(qū)動設(shè)計的一個核心的原則是使用一種基于模型的語言。使用模型作為語言的核心骨架，要求團(tuán)隊在進(jìn)行所有的交流中都使用一致的語言，在代碼中也是這樣。在共享知識和推敲模型時，團(tuán)隊會使用演講、文字和圖形。這兒需要確保團(tuán)隊使用的語言在所有的交流形式中看上去都是一致的，這種語言被稱為“通用語言”。

4.3? ?戰(zhàn)略建模

戰(zhàn)略建模是從宏觀的角度來劃分和集成限界上下文，它包括領(lǐng)域識別，子域及限界上下文劃分（分析出子域、核心域、支撐域）、上下文映射圖。

4.3.1? ?識別領(lǐng)域

一個領(lǐng)域本質(zhì)上就是一個問題域，只要是同一個領(lǐng)域，那問題域就相同。只有確定系統(tǒng)所屬的領(lǐng)域，才能進(jìn)而了解系統(tǒng)的核心業(yè)務(wù)，即要解決的關(guān)鍵問題、問題的范圍邊界。

一個領(lǐng)域內(nèi)可以包含1個或者多個子域。子域又分核心域、支撐子域、通用子域。按照實際功能將這些交織的模型劃分成邏輯上相互分離的子域，從而在一定程度上減少系統(tǒng)的復(fù)雜性。

4.3.2? ?劃分子域

一個領(lǐng)域內(nèi)可以包含1個或者多個子域。理論上一個子域?qū)?yīng)一個限界上下文是最優(yōu)也是最理想的情況，但是有時又要考慮到業(yè)務(wù)關(guān)聯(lián)度需要做出權(quán)衡。子域又分核心域、支撐子域、通用子域。

4.3.3? ?尋找核心域、支撐域和通用域

所有子域按照子域類型的定義劃分成核心域、支撐域和通用域，具體的內(nèi)容如下：

核心域：它是整個業(yè)務(wù)領(lǐng)域的一部分，也是業(yè)務(wù)成果的主要促成因素。在實施DDD時，主要關(guān)注的核心。

支撐域：對應(yīng)著業(yè)務(wù)的某些重要方面，但卻不是核心，那么他便是一個支撐子域。

通用域：如果一個子域被用于整個業(yè)務(wù)系統(tǒng)，那么這個子域便是通用子域。

4.3.4? ?劃定限界上下文

限界上下文是一個由顯式邊界限定的特定職責(zé)。領(lǐng)域模型存在于邊界之內(nèi)。在邊界內(nèi)，每一個模型概念，包括屬性和操作，都具有特殊的含義。

一個業(yè)務(wù)領(lǐng)域包含多個限界上下文，與一個限界上下文溝通，需要通過顯式邊界進(jìn)行通信。系統(tǒng)通過確定的限界上下文解耦，每一個上下文內(nèi)部緊密組織，職責(zé)明確，具有較高的內(nèi)聚性。

4.3.5? ?劃分聚合

與值對象相反，聚合是實體的合并。聚合是一組相關(guān)對象的集合，我們把它作為數(shù)據(jù)修改的單元。一個聚合包括至少兩個實體與一個根， 根包含了聚合內(nèi)所有實體的引用，并作為聚合的代表供外界訪問，外界只能通過根來訪問聚合內(nèi)的實體，而聚合內(nèi)的實體之間可以隨意互相訪問。包含在聚合內(nèi)的實體構(gòu)成了一個整體，當(dāng)聚合消亡時，它們也將隨之消亡。聚合使得實體間的關(guān)系網(wǎng)大大簡化了，聯(lián)系緊密的實體可以被放入聚合內(nèi)部封裝起來，聚合之間的聯(lián)系則通過根變得清晰而有條理[2]。

4.3.6? ?識別領(lǐng)域事件

領(lǐng)域事件定義領(lǐng)域?qū)＜宜P(guān)心的事件的對象。當(dāng)關(guān)心的狀態(tài)由于模型行為而發(fā)生改變時，系統(tǒng)將發(fā)布領(lǐng)域事件。

4.3.7? ?模型詳細(xì)說明

模型詳細(xì)說明主要描述了設(shè)計的原因、模型內(nèi)對象的關(guān)系、各種業(yè)務(wù)規(guī)則、數(shù)據(jù)一致性規(guī)則、測試用例等。

（1）緩存存儲。緩存是領(lǐng)域?qū)ο笤趦?nèi)存中的生存場所，是一種面向業(yè)務(wù)的存儲方式，而同時我們的領(lǐng)域模型也是一種面向業(yè)務(wù)的模型，有了面向業(yè)務(wù)的存儲以后，我們就可以進(jìn)行面向業(yè)務(wù)的運算，而正是這種面向業(yè)務(wù)的運算使得我們的系統(tǒng)具有更好的伸縮性和擴(kuò)展性。因為此時的領(lǐng)域?qū)ο笸ㄟ^緩存都是跑在中間件中，而在負(fù)載增多的時候，通過水平的增加中間件服務(wù)器來進(jìn)行水平伸縮。

（2）數(shù)據(jù)庫設(shè)計：①打破外鍵關(guān)系。讓一個服務(wù)的代碼通過另一個服務(wù)暴露的API來訪問數(shù)據(jù)，而不是直接訪問數(shù)據(jù)庫。這個API調(diào)用會成為微服務(wù)化的第一步。這時候可能會有性能擔(dān)憂，可以做一個性能測試，如果這個“慢”在可接受的范圍內(nèi)，就沒有問題。②共享靜態(tài)數(shù)據(jù)。把一些些共享的靜態(tài)數(shù)據(jù)放入代碼，比如放在屬性文件中，或者簡單地放在一個枚舉中。③共享數(shù)據(jù)。共享的可變數(shù)據(jù)對于分離系統(tǒng)來說通常是一個麻煩。領(lǐng)域概念不是在代碼中進(jìn)行建模，相反是在數(shù)據(jù)庫中隱式地進(jìn)行建模，這里缺失的領(lǐng)域概念是中間服務(wù)。④共享表。兩個業(yè)務(wù)共用一個表，但是每個業(yè)務(wù)的關(guān)注點不同，我們可以采取行動把它們存儲在不同的上下文中，從而分離出兩張表，分別在對應(yīng)的兩個服務(wù)中。各自依據(jù)各自的關(guān)注點來建表結(jié)構(gòu)，進(jìn)行表建模。

（3）事務(wù)邊界的處理。事務(wù)控制需要注意的事項：①在事務(wù)中，不要運行昂貴而不必要的、與事務(wù)無關(guān)的操作指令，如日志記錄，其磁盤讀寫代價高，非常消耗資源。②不要在瀏覽數(shù)據(jù)的時候打開事務(wù)（設(shè)置值@TransactionAttribute（NOT_SUPPORTED））。

事務(wù)控制的邊界位于服務(wù)層。事務(wù)邊界的處理主要有以下幾種方式：

①再試一次。可以對某一個業(yè)務(wù)先做一次操作，操作終止后，再對另一個業(yè)務(wù)做另一次操作，這時可以把這部分操作放在一個隊列或者日志文件中，之后再嘗試對其進(jìn)行觸發(fā)。對于某些操作來說這是合理的，但要保證重試能夠修復(fù)這個問題。②終止整個操作。另一個選擇是拒絕整個操作。在這種情況下，需要把系統(tǒng)重置到某種一致的狀態(tài)，要么重試補(bǔ)償事務(wù)，要么使用一些后臺任務(wù)來清除這些不一致的狀態(tài)?？梢越o后臺的維護(hù)人員提供一個界面來進(jìn)行該操作，或者將其自動化。③使用分布式事務(wù)。手動編配補(bǔ)償事務(wù)非常難以操作，一種替代方案是使用分布式事務(wù)。分布式事務(wù)會橫跨多個事務(wù)，然后使用事務(wù)管理器的工具來統(tǒng)一編配其他底層系統(tǒng)中運行的事務(wù)。就像普通的事務(wù)一樣，一個分布式的事務(wù)會保證整個系統(tǒng)處于一致的狀態(tài)。唯一不同的是，這里的事務(wù)會運行在不同系統(tǒng)的不同進(jìn)程中，通常它們之間使用網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信。

（4）測試用例。微服務(wù)架構(gòu)中的測試類型主要包括：單元測試、接口測試、集成測試、組件測試和端到端測試。

（5）模塊、倉儲、工廠、領(lǐng)域服務(wù)。①模塊：模塊為人們提供了兩種觀察模型的方式，一是可以在模塊中查看細(xì)節(jié)，而不會被整個模型淹沒，二是觀察模塊之間的關(guān)系，而不考慮其內(nèi)部細(xì)節(jié)。模塊之間應(yīng)該是低耦合的，而在模塊內(nèi)部則是高內(nèi)聚的。模塊并不僅僅是代碼的劃分，而且也是概念的劃分。②倉儲：倉儲是一組負(fù)責(zé)領(lǐng)域?qū)ο蟮某志没姆?wù)。從架構(gòu)角度來看，倉儲用于連接領(lǐng)域?qū)雍突A(chǔ)結(jié)構(gòu)層，領(lǐng)域?qū)油ㄟ^倉儲訪問存儲機(jī)制，而不用過于關(guān)心存儲機(jī)制的具體細(xì)節(jié)。按照DDD設(shè)計原則，倉儲的作用對象的領(lǐng)域模型的聚合根，也就是說每一個聚合都有一個單獨的倉儲[3]。③工廠：工廠模式（Factory Pattern）是Java中最常用的設(shè)計模式之一，在DDD中也被廣泛使用，它是一種體現(xiàn)封裝思想的設(shè)計模式。工廠的作用是將創(chuàng)建對象的細(xì)節(jié)隱藏起來，當(dāng)創(chuàng)建一個對象時，如果創(chuàng)建工作很復(fù)雜，或者暴露了過多的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，則可以使用工廠進(jìn)行封裝。事實上除了通過工廠來創(chuàng)建對象，大部分情況下領(lǐng)域?qū)ο蟮膭?chuàng)建都不會太復(fù)雜，所以我們只需要簡單地使用構(gòu)造函數(shù)創(chuàng)建對象就可以了。④領(lǐng)域服務(wù)：當(dāng)領(lǐng)域中的某個操作過程或轉(zhuǎn)換過程不是實體或值對象的職責(zé)時，便應(yīng)該將該操作放在一個單獨的接口中，即領(lǐng)域服務(wù)。如果勉強(qiáng)地把這些重要的領(lǐng)域功能歸為實體或值對象的職責(zé)，那么不是歪曲了基于模型的對象的定義，就是人為地增加了一些無意義的對象。應(yīng)確保領(lǐng)域服務(wù)和通用語言是一致的，并且保證它是無狀態(tài)的[4]。

（6）動態(tài)模型設(shè)計。動態(tài)模型設(shè)計包括業(yè)務(wù)流程設(shè)計、設(shè)計關(guān)鍵聚合根的狀態(tài)流轉(zhuǎn)圖。

（7）場景走查。確定領(lǐng)域模型、領(lǐng)域服務(wù)、倉儲等完成系統(tǒng)用例以及關(guān)鍵業(yè)務(wù)流程，確認(rèn)領(lǐng)域模型是否能滿足領(lǐng)域中的業(yè)務(wù)場景和業(yè)務(wù)流程。

最常用的就是通過序列圖來走查場景，對創(chuàng)建的領(lǐng)域模型進(jìn)行逐步驗證。

（8）實現(xiàn)架構(gòu)設(shè)計。依據(jù)前面的所有分析和設(shè)計，最終實現(xiàn)架構(gòu)設(shè)計。部署打包方式為：Jenkins自動化打包，實現(xiàn)持續(xù)集成與發(fā)布。

5? ? ? 結(jié)? ? 語

電網(wǎng)企業(yè)業(yè)務(wù)復(fù)雜，應(yīng)用系統(tǒng)較多，本文提出的應(yīng)用系統(tǒng)服務(wù)化改造方法作為一種指導(dǎo)思想，可以有序推動大型電網(wǎng)企業(yè)的IT架構(gòu)升級，確保IT建設(shè)資產(chǎn)與實際業(yè)務(wù)的符合，有效支撐企業(yè)業(yè)務(wù)運轉(zhuǎn)，完成從企業(yè)信息化到信息化企業(yè)的跨越，最終打造安全、可靠、綠色、高效的智能電網(wǎng)。

主要參考文獻(xiàn)

[1][美]Eric Evans.領(lǐng)域驅(qū)動設(shè)計： 軟件核心復(fù)雜性應(yīng)對之道[M].修訂版.趙俐，譯. 北京：人民郵電出版社，2016.

[2][美]Vaughn Vernon.實現(xiàn)領(lǐng)域驅(qū)動設(shè)計[M]. 滕云，譯. 北京： 電子工業(yè)出版社，2014.

[3]黃文光，金義富. 基于領(lǐng)域驅(qū)動設(shè)計構(gòu)建企業(yè)級Web平臺的應(yīng)用[J]. 實驗室研究與探索，2013，32（8）：72-75.

[4]王忠，程磊. 基于領(lǐng)域驅(qū)動設(shè)計的軟件開發(fā)[J]. 軟件導(dǎo)刊，2008， 7（2）：37-39.