基于微服務(wù)的軟件開(kāi)發(fā)框架的探索與思考

蒲 偉

（中海油信息科技有限公司，廣東 深圳518068）

1 海油發(fā)展的數(shù)字化現(xiàn)狀及存在的問(wèn)題

目前，海油發(fā)展在冊(cè)應(yīng)用系統(tǒng)共106套，集團(tuán)公司推廣應(yīng)用系統(tǒng)24套，海油發(fā)展建設(shè)應(yīng)用系統(tǒng)82套，覆蓋機(jī)關(guān)各部門(mén)、各所屬單位。但是，由于石油全業(yè)務(wù)范圍廣、產(chǎn)業(yè)鏈長(zhǎng)、地域分布廣袤，在開(kāi)展數(shù)字化轉(zhuǎn)型的初級(jí)階段多以滿足局部現(xiàn)實(shí)需求為主導(dǎo)思想，在探索建設(shè)初期因沒(méi)有頂層設(shè)計(jì)和統(tǒng)一規(guī)劃作為信息化建設(shè)的指導(dǎo)，致使我們?cè)诔袚?dān)海油信息化系統(tǒng)建設(shè)時(shí)呈現(xiàn)了和其他領(lǐng)域信息化建設(shè)同樣存在的“局部短時(shí)高效、整體長(zhǎng)期低效”的問(wèn)題，具體表現(xiàn)在：（1）信息系統(tǒng)建設(shè)了很多，雖然單個(gè)系統(tǒng)針對(duì)局部業(yè)務(wù)需求能發(fā)揮很好的作用，但由于各信息系統(tǒng)相對(duì)封閉，現(xiàn)有系統(tǒng)框架過(guò)于復(fù)雜，彼此之間很難集成共享。（2）信息系統(tǒng)的技術(shù)復(fù)用性不高，主要由于同一業(yè)務(wù)領(lǐng)域范圍內(nèi)不同地域的具體業(yè)務(wù)存在個(gè)性化差異，不同生產(chǎn)單位建設(shè)了滿足涵蓋具體個(gè)性化業(yè)務(wù)使用需要的信息化系統(tǒng)，造成能滿足共性業(yè)務(wù)使用需要的信息系統(tǒng)出現(xiàn)重復(fù)建設(shè)的局面；由于各自選擇了不同的技術(shù)體系與開(kāi)發(fā)環(huán)境，造成各個(gè)系統(tǒng)的技術(shù)復(fù)用性不高，同時(shí)也造成了技術(shù)的積累不易。（3）現(xiàn)有開(kāi)發(fā)的信息系統(tǒng)由于采用不同的開(kāi)發(fā)技術(shù)，造成每建立一套系統(tǒng)，必須保留一支運(yùn)維隊(duì)伍，運(yùn)維技術(shù)復(fù)雜、運(yùn)維成本高，系統(tǒng)的后續(xù)優(yōu)化難、升級(jí)難，最終導(dǎo)致建成的系統(tǒng)越來(lái)越難用?？偠灾?，生產(chǎn)信息化建設(shè)在探索初期雖然一定程度上帶動(dòng)和促進(jìn)了工業(yè)化生產(chǎn)的效率，但是隨著信息系統(tǒng)的增多，逐步出現(xiàn)了信息孤島多、信息共享難、運(yùn)維成本高、整體效率低、技術(shù)積累少的現(xiàn)象。

2 海油信科的數(shù)字化轉(zhuǎn)型使命與能力塑造

海油信科要想扭轉(zhuǎn)現(xiàn)有的被動(dòng)局面，就必須跟上發(fā)展趨勢(shì)，根據(jù)中海油甚至是石油化工行業(yè)的行業(yè)特征，構(gòu)建石油化工行業(yè)細(xì)分的同時(shí)，對(duì)現(xiàn)有的業(yè)務(wù)系統(tǒng)以及后續(xù)的各個(gè)新的業(yè)務(wù)系統(tǒng)按照“小前臺(tái)”的思路進(jìn)行輕量化設(shè)計(jì)，以業(yè)務(wù)為導(dǎo)向，重心轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的使用價(jià)值，以及提升用戶的體驗(yàn)。

隨著信息技術(shù)的發(fā)展，微服務(wù)架構(gòu)得到蓬勃發(fā)展，從國(guó)外的亞馬遜、eBay等公司到國(guó)內(nèi)的阿里巴巴、京東、騰訊等互聯(lián)網(wǎng)公司從事件中逐步優(yōu)化完善，將以前傳統(tǒng)SOA架構(gòu)的龐大單體應(yīng)用拆分成便于運(yùn)營(yíng)的、開(kāi)發(fā)運(yùn)維一體化的架構(gòu)模式。這樣的設(shè)計(jì)理念是將傳統(tǒng)復(fù)雜的業(yè)務(wù)應(yīng)用功能，以無(wú)狀態(tài)的、獨(dú)立的業(yè)務(wù)組件形式分散到每個(gè)微服務(wù)之中，并將其部署在Docker容器中。運(yùn)用微服務(wù)架構(gòu)，能夠解決孤島式應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)資源共享。并且業(yè)務(wù)微服務(wù)架構(gòu)能夠?qū)崿F(xiàn)快速發(fā)布、快速響應(yīng)業(yè)務(wù)需求變化，從而提升運(yùn)維質(zhì)量，降低運(yùn)維成本，提高資源利用率，實(shí)現(xiàn)能力共享。

結(jié)合目前現(xiàn)有技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀以及基于中海油核心業(yè)務(wù)的需求，研發(fā)出一套具有良好系統(tǒng)架構(gòu)以及可以廣泛應(yīng)用的企業(yè)級(jí)微服務(wù)開(kāi)發(fā)框架，制定出一套嚴(yán)謹(jǐn)完備的微服務(wù)框架開(kāi)發(fā)指南，用于規(guī)范團(tuán)隊(duì)的開(kāi)發(fā)能力，使開(kāi)發(fā)團(tuán)隊(duì)在統(tǒng)一的開(kāi)發(fā)模式下進(jìn)行軟件應(yīng)用開(kāi)發(fā)，結(jié)合海油業(yè)務(wù)需求，研發(fā)出石油石化工業(yè)應(yīng)用，最終在海油業(yè)務(wù)系統(tǒng)中實(shí)施落地，助力集團(tuán)公司“十三五”規(guī)劃中的“3個(gè)能力+1個(gè)中臺(tái)”、“穩(wěn)敏”雙態(tài)的技術(shù)架構(gòu)藍(lán)圖，最終實(shí)現(xiàn)為信科公司搭平臺(tái)、練能力、建隊(duì)伍的目的。

3 軟件開(kāi)發(fā)框架技術(shù)選型的思考

在石油石化行業(yè)中，技術(shù)不是阻礙業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)及發(fā)展的主要因素。但是，這不是說(shuō)業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)了，就可以不關(guān)心技術(shù)了。為了能更好地通過(guò)數(shù)字化轉(zhuǎn)型實(shí)現(xiàn)公司的生產(chǎn)業(yè)務(wù)、經(jīng)營(yíng)管理、運(yùn)營(yíng)模式的提升與優(yōu)化，除了考慮前端敏捷交付，作者認(rèn)為還應(yīng)該考慮平臺(tái)底層的架構(gòu)和各層級(jí)的調(diào)用方式，主要從以下四個(gè)方面考慮技術(shù)選型，包括：跨平臺(tái)性、擴(kuò)展性與集成性、穩(wěn)定性開(kāi)發(fā)模式等。

3.1 跨平臺(tái)性的思考

隨著行業(yè)內(nèi)知識(shí)產(chǎn)權(quán)意識(shí)的提高，越來(lái)越多的企業(yè)開(kāi)始考慮底層操作系統(tǒng)的性能和安全性。Windows操作系統(tǒng)只適合于微軟技術(shù)體系，大多應(yīng)用是基于.NET架構(gòu)的業(yè)務(wù)系統(tǒng)，這與開(kāi)源的操作系統(tǒng)有所區(qū)別。其封閉性也給開(kāi)源技術(shù)體系提供了發(fā)展機(jī)會(huì)和空間，這一發(fā)展趨勢(shì)也在不斷壯大。另一方面，開(kāi)源操作系統(tǒng)（例如：LINUX操作系統(tǒng)）在跨平臺(tái)性和迭代性方面比Windows Server操作系統(tǒng)要好，減少了對(duì)封閉技術(shù)的依賴，這能有效解決核心技術(shù)“卡脖子”的問(wèn)題，作為一個(gè)軟件開(kāi)發(fā)框架的技術(shù)選型來(lái)講，跨平臺(tái)性是必備的核心要素之一。

所以，在技術(shù)選型的評(píng)估指標(biāo)中，跨平臺(tái)性應(yīng)列為核心的必備條件，這樣會(huì)讓我們的業(yè)務(wù)應(yīng)用在所有底層操作系統(tǒng)上順暢運(yùn)行，并能與其他異構(gòu)系統(tǒng)無(wú)縫兼容。在石油石化傳統(tǒng)實(shí)體行業(yè)中，大型的企業(yè)級(jí)應(yīng)用都是基于Java體系的開(kāi)源架構(gòu)，基本實(shí)現(xiàn)了跨平臺(tái)的兼容，這也是Java開(kāi)源技術(shù)體系在大型企業(yè)級(jí)軟件應(yīng)用中占具非常重要地位的原因。未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)也多半是在開(kāi)源的技術(shù)架構(gòu)基礎(chǔ)上形成自己特有的業(yè)務(wù)應(yīng)用和體系結(jié)構(gòu)。

3.2 擴(kuò)展性與集成性的思考

軟件應(yīng)用系統(tǒng)現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)展成為一個(gè)體系，從最開(kāi)始的單體應(yīng)用，到2000年以后發(fā)展SOA架構(gòu)，到2015年左右互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)迎來(lái)發(fā)展巔峰，微服務(wù)架構(gòu)應(yīng)運(yùn)而生。Spring Cloud、Dubbo也是目前主流的兩套架構(gòu)，把業(yè)務(wù)應(yīng)用微化，形成敏捷的“小前臺(tái)”，穩(wěn)定的“大后臺(tái)”，就目前的技術(shù)水平和發(fā)展趨勢(shì)來(lái)講，這是權(quán)衡擴(kuò)展性與集成性的優(yōu)化方案。

業(yè)務(wù)比較成熟穩(wěn)定的單體應(yīng)用，例如CRM、ERP、OA等大型單體應(yīng)用，在技術(shù)架構(gòu)和管理模式上都已趨于成熟，從傳統(tǒng)的SOA架構(gòu)轉(zhuǎn)變成微服務(wù)架構(gòu)，不僅需要了解技術(shù)架構(gòu)的優(yōu)化，更需要在生產(chǎn)業(yè)務(wù)、經(jīng)營(yíng)管理、運(yùn)營(yíng)模式方面創(chuàng)新發(fā)展，突破原有的束縛。每次創(chuàng)新都是原有技術(shù)架構(gòu)的一次革命，甚至顛覆。行業(yè)內(nèi)成熟的開(kāi)發(fā)平臺(tái)廠商，對(duì)應(yīng)的都具有一系列成熟產(chǎn)品和成功的應(yīng)用案例。這也是我們做技術(shù)選型的一個(gè)可靠的評(píng)選標(biāo)準(zhǔn)。

3.3 技術(shù)穩(wěn)定性的思考

互聯(lián)網(wǎng)軟件企業(yè)的敏捷交付、快速迭代適應(yīng)了2C業(yè)務(wù)的靈活多變，這與傳統(tǒng)的石油石化行業(yè)還是有所區(qū)別的。在海油內(nèi)部，技術(shù)的先進(jìn)性是我們考慮的因素之一，我們更多地看中其技術(shù)的穩(wěn)定性，以保證在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程的可靠、安全，規(guī)避因?yàn)椤皶r(shí)髦”的新技術(shù)隱藏的技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)和漏洞。同時(shí)，我們提供的是軟件技術(shù)服務(wù)，最不能忍受在運(yùn)維過(guò)程中出現(xiàn)意想不到、控制不了的bug和漏洞。在技術(shù)選型時(shí)，穩(wěn)定性也作為評(píng)估的核心必備因素。

3.4 微服務(wù)開(kāi)發(fā)模式的思考

傳統(tǒng)的開(kāi)發(fā)模式，當(dāng)我們開(kāi)展具體的業(yè)務(wù)時(shí)，每個(gè)項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)都需要有技術(shù)、產(chǎn)品、市場(chǎng)等方面的基礎(chǔ)支持，而且都有相應(yīng)的人員配置。隨著業(yè)務(wù)線條的壯大，許多項(xiàng)目?jī)?nèi)提升基礎(chǔ)支持的工作可能會(huì)有很大程度上的重復(fù)，尤其在海油發(fā)展內(nèi)部各業(yè)務(wù)單位都在重復(fù)建設(shè)相同或者相似的業(yè)務(wù)應(yīng)用，其底層數(shù)據(jù)不能共享，業(yè)務(wù)功能不能共用，導(dǎo)致資源浪費(fèi)，重復(fù)投資。傳統(tǒng)系統(tǒng)架構(gòu)，如圖1所示。

圖1 傳統(tǒng)系統(tǒng)架構(gòu)

另外，基于傳統(tǒng)開(kāi)發(fā)模式的業(yè)務(wù)系統(tǒng)，當(dāng)用戶在使用業(yè)務(wù)系統(tǒng)遇到故障時(shí)，往往只能由負(fù)責(zé)業(yè)務(wù)系統(tǒng)研發(fā)的公司或運(yùn)維團(tuán)隊(duì)進(jìn)行維護(hù)，但是現(xiàn)有業(yè)務(wù)系統(tǒng)眾多，經(jīng)過(guò)現(xiàn)在多層的傳遞反饋，就會(huì)帶來(lái)信息的失真，大大延長(zhǎng)了故障的處理周期，當(dāng)問(wèn)題得不到快速響應(yīng)，可能會(huì)直接影響到公司業(yè)務(wù)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

微服務(wù)開(kāi)發(fā)框架的開(kāi)發(fā)模式，可以提煉各個(gè)業(yè)務(wù)系統(tǒng)的共性需求，并將這些打造成標(biāo)準(zhǔn)化的開(kāi)發(fā)框架服務(wù)組件，然后以API網(wǎng)關(guān)的形式提供給各個(gè)業(yè)務(wù)應(yīng)用調(diào)用?；谖⒎?wù)平臺(tái)的系統(tǒng)架構(gòu)，如圖2所示。

圖2 基于微服務(wù)平臺(tái)的系統(tǒng)架構(gòu)

微服務(wù)開(kāi)發(fā)框架將自動(dòng)找到系統(tǒng)的運(yùn)維服務(wù)團(tuán)隊(duì)進(jìn)行故障處理，并向用戶反饋相應(yīng)的修復(fù)進(jìn)度，這可以大幅縮減系統(tǒng)的故障修復(fù)時(shí)間，提升公司的業(yè)務(wù)品質(zhì)。在海油云計(jì)算設(shè)施基礎(chǔ)上，開(kāi)發(fā)搭建一系列與石油化工行業(yè)相關(guān)的，且具有高度模塊化、高可復(fù)用的服務(wù)組件集合，借助此平臺(tái)，能快速、高效、低成本地搭建起各種不同類(lèi)型的業(yè)務(wù)系統(tǒng)，平臺(tái)既服務(wù)于海油內(nèi)部的業(yè)務(wù)系統(tǒng)，同時(shí)也可以為外部業(yè)務(wù)應(yīng)用及第三方業(yè)務(wù)應(yīng)用提供統(tǒng)一的注冊(cè)和接口服務(wù)。

4 微服務(wù)軟件開(kāi)發(fā)框架應(yīng)具備的創(chuàng)新特質(zhì)

4.1 定制化業(yè)務(wù)組件開(kāi)發(fā)

微服務(wù)開(kāi)發(fā)框架提供了基礎(chǔ)組件使用，最初的目的是代碼重用，功能相對(duì)單一或者獨(dú)立，在整個(gè)系統(tǒng)的代碼層次上位于最底層，被其他代碼所依賴，所以說(shuō)組件化是縱向分層，根據(jù)提供的基礎(chǔ)組件及海油核心業(yè)務(wù)需求，定制化開(kāi)發(fā)出符合要求的業(yè)務(wù)組件，并在項(xiàng)目中實(shí)現(xiàn)高可復(fù)用性。

4.2 快速迭代開(kāi)發(fā)

快速開(kāi)發(fā)主要是為了適應(yīng)用戶多變的需求，雖然在石油石化行業(yè)中，許多業(yè)務(wù)場(chǎng)景相對(duì)固定，那是因?yàn)楝F(xiàn)有技術(shù)還未取得突破，或者說(shuō)沒(méi)有替代的產(chǎn)品，如果一旦發(fā)生技術(shù)革新時(shí)，我們的業(yè)務(wù)應(yīng)用是否能適配易變的業(yè)務(wù)場(chǎng)景是急需解決的問(wèn)題之一。因此，我們通過(guò)將固定成熟的業(yè)務(wù)場(chǎng)景不斷細(xì)化、拆分，逐漸淡化其使用狀態(tài)，通過(guò)敏捷交付的方式分解成每個(gè)微小的服務(wù)。這樣的顯著效果變化快、實(shí)現(xiàn)快、適配快，從而形成一系列的迭代。通過(guò)快速迭代開(kāi)發(fā)，提升工作效率，最終實(shí)現(xiàn)快速發(fā)布，逐步形成海油的開(kāi)發(fā)運(yùn)維一體化模式。

4.3 可視化開(kāi)發(fā)

可視化開(kāi)發(fā)有別于傳統(tǒng)的代碼開(kāi)發(fā)，能實(shí)時(shí)顯示編碼的結(jié)果，便于調(diào)試和整改。把通用的前端界面元素封裝成組件，直接供開(kāi)發(fā)者調(diào)用。開(kāi)發(fā)人員只需關(guān)心核心代碼的實(shí)現(xiàn)，把重復(fù)的、外圍的工作交由可視化工具實(shí)現(xiàn)，減少了大量不必要且重復(fù)的勞動(dòng)，大大提高了開(kāi)發(fā)效率。可視化開(kāi)發(fā)為開(kāi)發(fā)人員提供了豐富的組件庫(kù)，功能規(guī)范齊全，簡(jiǎn)潔易用，節(jié)省了大量開(kāi)發(fā)時(shí)間，讓開(kāi)發(fā)人員有更多時(shí)間專注于高附加值的、核心的、底層的技術(shù)上。

5 軟件開(kāi)發(fā)框架對(duì)公司數(shù)字化轉(zhuǎn)型的價(jià)值

基于微服務(wù)的開(kāi)發(fā)框架是適合企業(yè)數(shù)字化發(fā)展的技術(shù)架構(gòu)，具有從技術(shù)組件化到業(yè)務(wù)組件化完整的規(guī)范及流程，提供完整的基礎(chǔ)技術(shù)組件，組件之間采用輕量級(jí)通訊機(jī)制，進(jìn)行信息交互，解決孤島式應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)資源共享。

微服務(wù)開(kāi)發(fā)框架使用主流的前端框架，封裝常用的前端組件，后端開(kāi)發(fā)采用微服務(wù)化、可視化的方式，提升軟件開(kāi)發(fā)的工作效率，并且能同時(shí)實(shí)現(xiàn)APP端和PC端軟件的應(yīng)用開(kāi)發(fā)。

該框架具有跨平臺(tái)性、穩(wěn)定性、可擴(kuò)展性及集成性，為開(kāi)發(fā)運(yùn)維一體化提供了有力的保障，從而降低了軟件升級(jí)風(fēng)險(xiǎn)及運(yùn)維的成本。同時(shí)，為開(kāi)發(fā)者提供了快速啟動(dòng)、開(kāi)發(fā)的工具，該框架在技術(shù)選型上具有一定的先進(jìn)性。

通過(guò)對(duì)微服務(wù)開(kāi)發(fā)框架的研究，為信科在微服務(wù)開(kāi)發(fā)技術(shù)上進(jìn)行適用性探索，搭建微服務(wù)開(kāi)發(fā)框架，體現(xiàn)信科的創(chuàng)新能力，同時(shí)為信科公司在自己的數(shù)字化轉(zhuǎn)型上鋪平道路。

6 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)建設(shè)微服務(wù)開(kāi)發(fā)框架，打造一支具有承接項(xiàng)目能力的技術(shù)團(tuán)隊(duì)，不但降低信科內(nèi)項(xiàng)目外委成本，并且可以承接各產(chǎn)業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型項(xiàng)目，快速高效地進(jìn)行軟件開(kāi)發(fā)技術(shù)服務(wù)工作，降低開(kāi)發(fā)及運(yùn)維成本，最終實(shí)現(xiàn)公司經(jīng)濟(jì)效益目標(biāo)和產(chǎn)業(yè)價(jià)值。我們從最初的項(xiàng)目能力，到更為高階的產(chǎn)品能力，爭(zhēng)取做到海油內(nèi)，甚至行業(yè)的標(biāo)桿，那是所有技術(shù)人員的夢(mèng)想。更重要的是，在國(guó)家風(fēng)起云涌的數(shù)字化浪潮下，我們需要更為先進(jìn)的思想、更為大膽的舉措、更為高效的執(zhí)行力、更為勇于承擔(dān)的魄力，一往直前，在不斷試錯(cuò)糾錯(cuò)、優(yōu)化完善中改革自我，才能在信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)中立于不敗之地。