基于SOA技術(shù)架構(gòu)的多并發(fā)異構(gòu)業(yè)務(wù)系統(tǒng)中臺(tái)技術(shù)設(shè)計(jì)

沈進(jìn)波

摘要：面對(duì)傳統(tǒng)商業(yè)行業(yè)信息系統(tǒng)建設(shè)中出現(xiàn)的信息孤島問(wèn)題，本文采用SOA技術(shù)架構(gòu)，利用對(duì)應(yīng)用層的二次分層架構(gòu)設(shè)計(jì)，將復(fù)雜的中間應(yīng)用組件進(jìn)行松耦合處理，同時(shí)對(duì)不同分層的關(guān)鍵技術(shù)加以研究，有效實(shí)現(xiàn)信息系統(tǒng)的快速迭代和敏捷開(kāi)發(fā)，解決多異構(gòu)系統(tǒng)的業(yè)務(wù)一體化整合中的關(guān)鍵問(wèn)題。

[關(guān)鍵詞]商業(yè)信息系統(tǒng)分層架構(gòu)異構(gòu)系統(tǒng)融合負(fù)載均衡SOA

1背景

商業(yè)零售業(yè)信息管理管理系統(tǒng)應(yīng)用超過(guò)20年，隨著各種零售業(yè)務(wù)的不斷出現(xiàn)，信息系統(tǒng)也從單一的商品進(jìn)銷(xiāo)存管理系統(tǒng)，逐步擴(kuò)展為功能細(xì)分的ERP進(jìn)銷(xiāo)存、CRM會(huì)員、SCM供應(yīng)鏈、WMS倉(cāng)儲(chǔ)、TMS物流配送等等幾十種獨(dú)立系統(tǒng)。近些年，隨著線上線下一體化業(yè)務(wù)的興起，又衍生出更多的線上運(yùn)維管理業(yè)務(wù)系統(tǒng)。這些異構(gòu)系統(tǒng)在提供各類(lèi)專(zhuān)業(yè)業(yè)務(wù)的同時(shí)，也在企業(yè)內(nèi)形成了一個(gè)個(gè)系統(tǒng)孤島。

以滿足消費(fèi)者多種多樣的需求為目標(biāo)，現(xiàn)在商業(yè)業(yè)務(wù)變得日趨復(fù)雜多變，亟需打通各個(gè)異構(gòu)系統(tǒng)之間的壁壘，使得各個(gè)系統(tǒng)可以靈活地按業(yè)務(wù)功能要求交互運(yùn)轉(zhuǎn)。技術(shù)的發(fā)展提供了可能，SOA技術(shù)架構(gòu)應(yīng)運(yùn)而生。為了適應(yīng)零售業(yè)業(yè)務(wù)的快速多變的需求，可以在復(fù)雜的系統(tǒng)之上，采用基于SOA技術(shù)架構(gòu)的中臺(tái)設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)在各個(gè)系統(tǒng)間的破壁運(yùn)行，快速完成軟件開(kāi)發(fā)的落地工作，讓信息系統(tǒng)變得更好用。

2SOA技術(shù)架構(gòu)優(yōu)勢(shì)分析

2.1SOA技術(shù)架構(gòu)

SOA（service-orientedarchitecture），面向服務(wù)的體系結(jié)構(gòu)，通過(guò)在中間層建立一系列的模塊化組件，可以把中間應(yīng)用程序的各種功能單元，按更細(xì)的維度進(jìn)行劃分，在接口中以契約的方式進(jìn)行聯(lián)系。利用這些標(biāo)準(zhǔn)接口的協(xié)議，構(gòu)建系統(tǒng)的各個(gè)服務(wù)之間，都使用統(tǒng)一的方式來(lái)聯(lián)系。SOA技術(shù)架構(gòu)自身具有多種新的特性，如架構(gòu)的松耦合、模塊的可復(fù)用、標(biāo)準(zhǔn)接口模式、外部訪問(wèn)支持、標(biāo)準(zhǔn)消息模式等。

2.2SOA技術(shù)架構(gòu)優(yōu)勢(shì)

SOA技術(shù)架構(gòu)利用新的業(yè)務(wù)和管理能力，實(shí)時(shí)集成。對(duì)數(shù)據(jù)和應(yīng)用采用集中式系統(tǒng)，易于部署和管理，也易于技術(shù)功能調(diào)整，可以提高業(yè)務(wù)響應(yīng)速度，并保持系統(tǒng)的穩(wěn)定性。通過(guò)選用成熟的中間件，實(shí)現(xiàn)一個(gè)架構(gòu)支持多種應(yīng)用，降低成本（架構(gòu)和人員）。在與第三方的系統(tǒng)對(duì)接開(kāi)發(fā)上，API接口利用微服務(wù)平臺(tái)提供標(biāo)準(zhǔn)服務(wù)，在與第三方對(duì)接的過(guò)程中再無(wú)后顧之憂。

SOA技術(shù)在多系統(tǒng)應(yīng)用中起到核心作用。技術(shù)架構(gòu)上，在傳統(tǒng)B/S的三層架構(gòu)內(nèi)，增加一級(jí)基礎(chǔ)服務(wù)平臺(tái)層，將中間應(yīng)用層拆分成上下層架構(gòu)，對(duì)原中間層的服務(wù)功能再次分層，拆分出更小的數(shù)據(jù)服務(wù)模塊。這些小模塊為新的中間層提供與數(shù)據(jù)庫(kù)層的業(yè)務(wù)交換訪問(wèn)，而應(yīng)用層的開(kāi)發(fā)者就不需要再面對(duì)底層數(shù)據(jù)庫(kù)的約束，把全部設(shè)計(jì)意圖實(shí)現(xiàn)到業(yè)務(wù)功能上。在基礎(chǔ)服務(wù)平臺(tái)層上，比如出現(xiàn)增加數(shù)據(jù)庫(kù)類(lèi)型時(shí)，可以通過(guò)快速上線一個(gè)新數(shù)據(jù)庫(kù)訪問(wèn)連接字的適配小模塊，即解決所有應(yīng)用層對(duì)新數(shù)據(jù)庫(kù)類(lèi)型的數(shù)據(jù)訪問(wèn)功能，這將極大提高中間服務(wù)層的開(kāi)發(fā)效率，業(yè)務(wù)功能調(diào)試也變得更簡(jiǎn)單。SOA技術(shù)四層架構(gòu)示意圖如圖1所示。

2.3技術(shù)架構(gòu)的擴(kuò)展性

如表1所示。

3業(yè)務(wù)架構(gòu)設(shè)計(jì)

3.1業(yè)務(wù)分割架構(gòu)

分割架構(gòu)主要是指業(yè)務(wù)拆分。根據(jù)具體的業(yè)務(wù)內(nèi)容和高內(nèi)聚、低耦合的原則，將復(fù)雜的業(yè)務(wù)進(jìn)行模塊化的劃分，單獨(dú)部署，接口化操作數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)的橫向分割。細(xì)粒度分割復(fù)雜的業(yè)務(wù)系統(tǒng)，可以降低業(yè)務(wù)系統(tǒng)的復(fù)雜度，按照模塊進(jìn)行開(kāi)發(fā)和維護(hù)，降低整體系統(tǒng)的宕機(jī)時(shí)間。

一般來(lái)說(shuō)，分割架構(gòu)需要開(kāi)發(fā)、業(yè)務(wù)為主，運(yùn)維、測(cè)試為輔，架構(gòu)師統(tǒng)一主導(dǎo)進(jìn)行，共同進(jìn)行系統(tǒng)劃分工作。

業(yè)務(wù)劃分因公司的業(yè)務(wù)不同而異，支持服務(wù)化的開(kāi)源技術(shù)框架也很多，常見(jiàn)的有Dubbo、Dubbox以及比較新的SpringBoot、SpringCloud等。

首先是不可避免。一般系統(tǒng)初期，公司為了業(yè)務(wù)盡快上線，大多將業(yè)務(wù)功能堆加在一起。隨著公司業(yè)務(wù)發(fā)展，系統(tǒng)拆分、系統(tǒng)重構(gòu)不可避免。

做好計(jì)劃，持久作戰(zhàn)。系統(tǒng)拆分、系統(tǒng)重構(gòu)時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng)，一定要提前做好計(jì)劃，避免出現(xiàn)項(xiàng)目持續(xù)時(shí)間久，項(xiàng)目疲憊的情況。

業(yè)務(wù)拆分要科學(xué)。業(yè)務(wù)的拆分一定要經(jīng)過(guò)架構(gòu)、開(kāi)發(fā)、業(yè)務(wù)、DBA等部門(mén)共同討論，共同制定出既適合當(dāng)下，又能夠適合未來(lái)一段時(shí)間內(nèi)（2～3年）的業(yè)務(wù)發(fā)展。

業(yè)務(wù)拆分要徹底。業(yè)務(wù)拆分不應(yīng)該只是系統(tǒng)或是程序工程的拆分，還應(yīng)該包括數(shù)據(jù)庫(kù)的拆分。我們之前就是拆分了程序，未徹底拆分?jǐn)?shù)據(jù)庫(kù)，導(dǎo)致程序?qū)崿F(xiàn)服務(wù)化后，后端數(shù)據(jù)庫(kù)的壓力不斷增大。采用數(shù)據(jù)庫(kù)中間件實(shí)現(xiàn)后端數(shù)據(jù)庫(kù)的分庫(kù)，但因?yàn)橹虚g件的一些限制，開(kāi)發(fā)又不得不修改一些跨庫(kù)查詢(xún)和跨庫(kù)事務(wù)的情況。所以業(yè)務(wù)拆分一定要徹底，不管是項(xiàng)目工程，還是數(shù)據(jù)庫(kù)。如圖2所示。

3.2 OAuth2.0開(kāi)放性授權(quán)

OAuth（開(kāi)放授權(quán)）是一個(gè)開(kāi)放的標(biāo)準(zhǔn)。允許用戶提供一個(gè)令牌，而不是用戶名和密碼來(lái)訪問(wèn)他們存放在特定服務(wù)提供者的數(shù)據(jù)。每一個(gè)令牌授權(quán)一個(gè)特定的網(wǎng)站，在特定的時(shí)段內(nèi)訪問(wèn)特定的資源。這樣，OAuth允許用戶授權(quán)第三方網(wǎng)站訪問(wèn)他們存儲(chǔ)在另外的服務(wù)提供者上的信息，而不需要分享他們的訪問(wèn)許可或他們數(shù)據(jù)的所有內(nèi)容。

3.3異步事務(wù)訪問(wèn)

使用異步事務(wù)替代同步事務(wù)。在業(yè)務(wù)處理過(guò)程中，將大的同步事務(wù)，根據(jù)業(yè)務(wù)特征拆分成多個(gè)異步執(zhí)行的事務(wù)，分布式處理提高處理業(yè)務(wù)的效能。如圖3所示。

4分層架構(gòu)設(shè)計(jì)

系統(tǒng)在做分層架構(gòu)后，一般情況下要主要包括前端接入層、中間應(yīng)用層、公共服務(wù)層、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層四個(gè)層次，其中接入層包括CDN、DNS轉(zhuǎn)發(fā)、負(fù)載均衡、靜態(tài)資源層等。信用負(fù)載均衡的系統(tǒng)分層架構(gòu)圖如圖4所示。

4.1業(yè)務(wù)應(yīng)用層設(shè)計(jì)

業(yè)務(wù)應(yīng)用層比較大的一塊是做服務(wù)化，這會(huì)在下面的分割架構(gòu)進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。這里主要說(shuō)明簡(jiǎn)單的業(yè)務(wù)拆分和應(yīng)用集群的部署方式。

高內(nèi)聚、低耦合是業(yè)務(wù)應(yīng)用層實(shí)現(xiàn)目標(biāo)，業(yè)務(wù)拆分是解耦的重要利器之一。一般根據(jù)公司業(yè)務(wù)系統(tǒng)的特點(diǎn)和關(guān)聯(lián)進(jìn)行拆分，對(duì)公共業(yè)務(wù)系統(tǒng)進(jìn)行抽取形成公共業(yè)務(wù)應(yīng)用，對(duì)所有業(yè)務(wù)系統(tǒng)進(jìn)行接口化服務(wù)。各個(gè)業(yè)務(wù)系統(tǒng)之間獨(dú)立部署，降低耦合度，減少了業(yè)務(wù)系統(tǒng)之間的依賴(lài)和影響，提高整個(gè)系統(tǒng)的利用率。

因?yàn)橛星懊娴呢?fù)載均衡和反向代理層，所有后端的應(yīng)用服務(wù)器可以橫向部署多臺(tái)，實(shí)現(xiàn)高可用也起到用戶訪問(wèn)分流，增加吞吐、提高并發(fā)量。實(shí)際應(yīng)用部署中主要以Java應(yīng)用居多，且多部署在Tomcat中，以此為例，在應(yīng)用服務(wù)器部署時(shí)，主要考慮以下幾個(gè)問(wèn)題或是建議：

統(tǒng)一JDK和Tomcat版本。主要是為了方便管理，另外也方便做自動(dòng)化運(yùn)維部署。其中統(tǒng)一部署中的操作系統(tǒng)優(yōu)化、安全加固，Tomcat優(yōu)化。我們?cè)谧鯰omcat自動(dòng)部署的時(shí)候，采用的是根據(jù)系統(tǒng)配置自動(dòng)優(yōu)化的方式和安全加固策略進(jìn)行。另外就是自動(dòng)備份和日志的自動(dòng)切割，都在統(tǒng)一部署腳本中體現(xiàn)。這樣所有部署下來(lái)，安裝位置、部署方式等都是一一致的，方便統(tǒng)一管理，統(tǒng)一備份和升級(jí)。

動(dòng)態(tài)頁(yè)面靜態(tài)化。這個(gè)根據(jù)訪問(wèn)量選擇系統(tǒng)進(jìn)行，提高頁(yè)面的訪問(wèn)速度。

4.2公共服務(wù)層設(shè)計(jì)

公共服務(wù)層將上層業(yè)務(wù)層公共用到的一些緩存、消息隊(duì)列、session、文件圖片、統(tǒng)一調(diào)度、定時(shí)任務(wù)等抽取出來(lái)，作為單獨(dú)的服務(wù)進(jìn)行部署，為業(yè)務(wù)層提供緩存、消息隊(duì)列以及圖片等服務(wù)。

緩存主要是指的緩存數(shù)據(jù)。應(yīng)用服務(wù)器通過(guò)緩存服務(wù)器查詢(xún)常用數(shù)據(jù)，提高系統(tǒng)的查詢(xún)速度。消息隊(duì)列主要針對(duì)高并發(fā)的寫(xiě)，采用異步調(diào)用消息隊(duì)列，進(jìn)行數(shù)據(jù)的臨時(shí)存儲(chǔ)，提高系統(tǒng)的并發(fā)量和系統(tǒng)效率。

數(shù)據(jù)緩存以及session存儲(chǔ)主要是Redis。Redis的集群部署方式在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層會(huì)詳細(xì)說(shuō)明。

消息隊(duì)列的主要中間件有ActiveMQ和RabbitMQ等，二者都提供master-slave或是集群的部署方式。Kafka主要在搭建日志分析平臺(tái)時(shí)用到過(guò)。對(duì)于ActiveMQ和RabbitMQ，二者并沒(méi)有太大的區(qū)別，都在生產(chǎn)用過(guò)，也沒(méi)遇到太大問(wèn)題。在技術(shù)選擇中，還是選擇開(kāi)發(fā)和運(yùn)維最熟悉的為好，再具體點(diǎn)，建議以開(kāi)發(fā)最熟悉的為標(biāo)準(zhǔn)。

文件圖片服務(wù)器，如果公司的數(shù)據(jù)比較敏感且有較高的保密性，加上核心生產(chǎn)系統(tǒng)只能內(nèi)部使用的話，建議搭建內(nèi)部分布式文件服務(wù)器、圖片服務(wù)器，使用FastDFS進(jìn)行構(gòu)建分布式集群文件服務(wù)器的。如果對(duì)外提供服務(wù)，建議采用購(gòu)買(mǎi)云服務(wù)，方便運(yùn)維管理，而且云服務(wù)自身的特性，也比較容易增加文件或圖片的加載速度。

公共服務(wù)層的架構(gòu)和部署一般來(lái)說(shuō)都提供了主從和集群兩種高可用方式，并且都實(shí)現(xiàn)分布式部署。由于公共服務(wù)的重要性，所有業(yè)務(wù)都在調(diào)用，所以在實(shí)際生產(chǎn)部署的時(shí)候，一定要采用高可用的方式進(jìn)行部署，并且要有可伸縮性和可擴(kuò)展性。結(jié)合我們公司實(shí)際情況，在進(jìn)行公共服務(wù)部署時(shí)，除了采用主從或是Cluster的方式進(jìn)行部署。

為了快速的響應(yīng)即時(shí)擴(kuò)容的需要，還增加了一鍵擴(kuò)展的腳本，實(shí)現(xiàn)對(duì)集群中服務(wù)器的快速擴(kuò)展。分布式擴(kuò)展方式中的常用算法主要是一致性hash的方式。

4.3數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層設(shè)計(jì)

數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層主要分為關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)和NoSQL數(shù)據(jù)庫(kù)。主要從高可用集群包括負(fù)載均衡、讀寫(xiě)分離、分庫(kù)分表等幾個(gè)方面。

NoSQL數(shù)據(jù)庫(kù)主要采用Redis為主。Redis常用的高可用方案有哨兵模式和Cluster。使用Redis除了上面講的做共享session存儲(chǔ)之外，最大的應(yīng)用就是緩存常用數(shù)據(jù)。大應(yīng)用建議生產(chǎn)環(huán)境中分集群部署。

關(guān)于非關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)，除了高可用、監(jiān)控之外平常工作中還面臨很大的一“個(gè)工作就是分庫(kù)和分片，如何方便快速擴(kuò)展，這很有用。對(duì)于Redis的使用，建議在一開(kāi)始規(guī)劃時(shí)就考慮好擴(kuò)展問(wèn)題避免以后的遷移或是在線擴(kuò)展等。這跟關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)的分庫(kù)分表有異曲同工之妙。Redis的分庫(kù)分片和擴(kuò)展對(duì)系統(tǒng)架構(gòu)來(lái)說(shuō)很重要，尤其業(yè)務(wù)的高速發(fā)展期，越來(lái)越多的數(shù)據(jù)緩存在Redis中，如果沒(méi)有做好規(guī)劃，將會(huì)很被動(dòng)。

Redis包含三種集群策略：

主從復(fù)制：在主從復(fù)制模式中，首先會(huì)有主數(shù)據(jù)庫(kù)（master）和從數(shù)據(jù)庫(kù)（slave）的定義。主數(shù)據(jù)庫(kù)是活動(dòng)業(yè)務(wù)應(yīng)用，隨時(shí)進(jìn)行讀寫(xiě)，讀寫(xiě)的數(shù)據(jù)會(huì)按時(shí)序的規(guī)則，把變化內(nèi)容同步進(jìn)入從數(shù)據(jù)庫(kù)。一個(gè)master可以擁有多個(gè)slave，但是一個(gè)slave只能對(duì)應(yīng)一個(gè)maste。

哨兵：哨兵的作用是監(jiān)控redis系統(tǒng)的運(yùn)行狀況，他的功能包括：監(jiān)控主從數(shù)據(jù)庫(kù)是否正常運(yùn)行;master出現(xiàn)故障時(shí)，自動(dòng)將slave轉(zhuǎn)化為master;多哨兵配置的時(shí)候，哨兵之間也會(huì)自動(dòng)監(jiān)控;多個(gè)哨兵可以監(jiān)控同一個(gè)redis。

集群：使用集群，將采用多主數(shù)據(jù)庫(kù)形式，需要同時(shí)打開(kāi)每個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)的cluster-enable配置。每個(gè)集群組中，如果要保持穩(wěn)定運(yùn)行，應(yīng)不低于三個(gè)以上主數(shù)據(jù)庫(kù)配置。

集群示意圖如圖5所示。

5結(jié)束語(yǔ)

利用SOA架構(gòu)里的公共服務(wù)層設(shè)計(jì)，很好地解決中臺(tái)系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)復(fù)雜度問(wèn)題，將系統(tǒng)架構(gòu)變得松耦合，有利于信息系統(tǒng)相對(duì)于業(yè)務(wù)發(fā)展的隨需應(yīng)變，使得快速迭代開(kāi)發(fā)模式在多異構(gòu)系統(tǒng)上得以實(shí)現(xiàn)。應(yīng)用企業(yè)還可以在新架構(gòu)基礎(chǔ)之上，逐步對(duì)原有舊系統(tǒng)進(jìn)行抽取式更換，通過(guò)全新定義一套業(yè)務(wù)對(duì)接模型，并開(kāi)始向不同軟件提供商提供服務(wù)，使得異構(gòu)系統(tǒng)的信息孤島逐漸消除，為企業(yè)信息化應(yīng)用提供更快捷的服務(wù)。

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