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?來源:https://www.cnblogs.com/jurendage/p/13795640.html



?前言? ?

電商微服務體系中分層設計和領域的劃分

比起“高并發(fā)、多線程”、“分布式CAP、一致性、Paxos”、“高可用SLA”等具體的干貨技術(shù)點,軟件體系知識顯得很“濕”,似乎人人都有自己的認識,但又很少有人能說完整。


有一點可以確定的是,如果你未來需要獨立設計一個復雜的系統(tǒng)中臺,并使之未來能快速應對各種需求變化的話,科學合理的領域劃分和邊界界定需要我們“處女座級”的堅持下去,這對防止人力失控、減少項目爛尾很有幫助。合理的界定了邊界后,即便某個微服務很糟糕,也可以就輸入輸出以很少的人力投入進行重構(gòu),相反的就是牽一發(fā)而動全身,加上業(yè)務需求頻繁而來,很容易爛尾或是達不到如期的效果。


其實很多技術(shù)大神都是某一個技術(shù)點的好手,但可能在整體軟件體系上思考并不多,每個人都有自己的設計方法,大部分容易想到的設計方法處理一般的系統(tǒng)已經(jīng)夠了,后面發(fā)生問題慢慢打補丁就行了,當我們面對各種需求變化陷入開發(fā)困境的時候我們就該想想了,咱們系統(tǒng)的體系設計上是否出了問題?本文不打算涉及領域建模和設計模式等代碼級別的詳述,而是探討如何將一個復雜的大系統(tǒng)進行分層和拆分,這是設計一個優(yōu)美系統(tǒng)的第一步,相信對各BU同事們快速搭建系統(tǒng)中臺也是很有參考意義的。


文中的一些例子大家也可能遇到過,大家如果在開發(fā)中遇到困境,可以多來圈子交流和發(fā)表問題,大家一起學習進步。大概知道內(nèi)容背景的可以直接跳到第3部分。想了解一個大項目如何進行科學人員安排的可以直接看5.4部分。如果你的組里還有人把數(shù)據(jù)庫模型當接口契約用,可以建議他看下5.1部分。假如你在開發(fā)過程中遇到一些別人的開發(fā)設計習慣,你覺得不是很好,但是又不知道如何說服他,都可以到評論區(qū)聊聊,大家一起討論討論。



摘要

電商微服務體系中分層設計和領域的劃分

本文闡述了一種將分層設計和DDD領域設計思想應用于微服務體系架構(gòu)的方案實踐,也是個人的最佳實踐。對于大部分互聯(lián)網(wǎng)公司來說,我們主張將其Web服務架構(gòu)分為五層:基礎設施層、領域服務層、應用服務層、網(wǎng)關層和用戶界面層(表示層)。
領域服務層和應用服務層均可以采用微服務設計進行拆分,其中領域服務層將按照DDD領域設計進行領域劃分,設計為一個個領域模塊微服務,每個微服務高度內(nèi)聚,僅關注自己的業(yè)務,領域服務間通過接口調(diào)用進行松耦合。這種設計方案可以大大簡化大系統(tǒng),并且在后期的維護中優(yōu)勢會日漸凸顯,然而把大系統(tǒng)分而治之拆成微服務同時也對架構(gòu)師和開發(fā)人員提出了更高的要求。第2部分介紹了相關背景,接著第3部分探討了分層設計以及每一層的功能,第4部分結(jié)合微服務和DDD對領域服務層進行服務模塊劃分和設計。第5部分則就分層設計和DDD領域設計中常見的問題進行了整理。

背景介紹?

電商微服務體系中分層設計和領域的劃分?
想寫這樣一篇文章很久了,雖然本科學的是軟件工程,但礙于自己能力有限,從08年寫代碼以來一直斷斷續(xù)續(xù)的思考,始終對項目模塊設計和分層結(jié)構(gòu)設計沒有一個可以讓自己覺得滿意且無糾結(jié)點的答案,假設了某個設計,很快在實踐中又會發(fā)現(xiàn)其存在著一些問題。
直到2014年畢業(yè)工作了解了DDD領域驅(qū)動設計后,才有了相對清晰的方向。實際上早在2004年,Eric Envas的《領域驅(qū)動設計:軟件核心復雜性應對之道》就已出版,畢竟軟件開發(fā)自計算機普及以來已經(jīng)存在很長一段時間了,早期國外程序員對軟件開發(fā)理論的研究也十分興盛,如今成熟后反而研究的相對少了,基本上依葫蘆畫瓢即可。
DDD領域驅(qū)動設計對軟件設計各個環(huán)節(jié)的人員都有較高的要求,用《領域驅(qū)動設計》一書的話來說它需要一個“領域驅(qū)動團隊”[1],它要求從分析階段,產(chǎn)品經(jīng)理、項目經(jīng)理、架構(gòu)師以及開發(fā)工程師就使用統(tǒng)一的模型語言(Ubiquitous Language)來進行溝通,并且他們都懂一些代碼、產(chǎn)品和建模相關的知識,事實上這在國內(nèi)很難實施,國內(nèi)的產(chǎn)品經(jīng)理約等于需求整理工,對其計算機基礎的要求是少之又少,在我所從事的公司里,也曾發(fā)生過產(chǎn)品經(jīng)理直接指導開發(fā),以至于后面雙方理解的同一個詞有著不同含義的情況。
所以本文不打算去闡述DDD領域內(nèi)部建模代碼級別的實踐,甚至本文并不認為貧血模型是不好的,本文主要探討領域之間的劃分和分層設計,正如引言說提到的,這是設計優(yōu)美系統(tǒng)的第一步。另外提一句:其實合理設計的微服務體系中的服務本身就是功能單一邊界清晰的小應用,屆時貧血也好、DDD領域建模也好,其實都可以勝任。
近年來,隨著分布式的發(fā)展,傳統(tǒng)中小型機集中式服務器已經(jīng)不在流行,所以微服務體系也成為了各大互聯(lián)網(wǎng)公司主流的選擇。直觀的感受下微服務和DDD兩者,似乎一個是微系統(tǒng),另一個則是大系統(tǒng)的設計方法,似乎兩者天生互斥,微服務化的小系統(tǒng)也用不著DDD,其實并不是,DDD是針對整個復雜的軟件解決方案的一種科學設計方法,微服務化也是把復雜的大系統(tǒng)拆分為小系統(tǒng),方便維護和管理,所以兩者都有一個特點——為復雜的大系統(tǒng)服務。
下面咱們就來探討下,如何把DDD的領域設計和其主張的分層設計應用到微服務體系架構(gòu)中。需要說明的是本文主要是個人多年來的一點總結(jié),未必適合所有場景,有更好通用性更為廣泛的方案請不吝賜教。


分層設計

電商微服務體系中分層設計和領域的劃分
準確的說分層設計(Layered Architecture)跟DDD沒有必然的聯(lián)系,我最早接觸分層設計是在攜程網(wǎng),當時內(nèi)部使用的應該只是簡單的業(yè)務層(Biz)和表示層,數(shù)據(jù)庫訪問之類的也是放在各自的業(yè)務包下的。
后來接觸和學習了《領域驅(qū)動設計:軟件核心復雜性應對之道》,書的第4章“分離領域”中說到了四層分層設計,即:基礎設施層、領域?qū)?、應用層和用戶界面層(表示層)?/span>
DDD產(chǎn)生的年代微服務還未流行,當時甚至基于瀏覽器的Web應用都比較少,更多的是PC軟件和EJB等網(wǎng)絡應用,所以作者更多的是想表達對復雜系統(tǒng)的邏輯分層,并不在意每個領域是單獨的系統(tǒng)還是一個軟件系統(tǒng)內(nèi)不同的模塊。所以為了跟其做區(qū)分,我們建議的四層為在其基礎上引入“服務”兩個字,即:基礎設施層、領域服務層、應用服務層和用戶界面層。這樣做的意圖是讓開發(fā)人員立刻可以了解到——每個領域模塊即一個微服務(一個領域可以對應一個或者多個模塊Module)。
摘要中提到我們主張的分層體系中還有一個層,即網(wǎng)關層,這又是什么鬼呢。剛剛提到的DDD的時代背景,PC軟件系統(tǒng)或者企業(yè)內(nèi)部使用的網(wǎng)絡應用系統(tǒng)是根本沒有網(wǎng)關層(有也是網(wǎng)絡網(wǎng)關設備)這一說的,而現(xiàn)如今互聯(lián)網(wǎng)公司產(chǎn)品的輸出形式無外乎Web應用(網(wǎng)站、或者網(wǎng)絡服務),并且為了更好的適配PC站和App,一般會采用前后端分離的應用設計方案,這時候會產(chǎn)生一個需求——內(nèi)部網(wǎng)絡應用系統(tǒng)如何把自己的服務輸出到互聯(lián)網(wǎng)上,供外部系統(tǒng)或者瀏覽器網(wǎng)頁訪問。最直接的方式就是把應用層直接暴露在公網(wǎng)上,但我們不建議這么做,應用層服務更多的是關注業(yè)務應用,對網(wǎng)絡級的系統(tǒng)安全性(防DDOS、釣魚、跨域等)、請求監(jiān)控等缺乏考慮,這些工作交給網(wǎng)關層統(tǒng)一管理會輕松很多(比如淘寶的TOP平臺)。這時候我們在Web應用系統(tǒng)中引入網(wǎng)關層用于銜接表示層和應用層?,因為這樣可以更好的劃分各層的職能。
網(wǎng)關層也可以看作是應用服務層的對外包裝層。如果一定要把網(wǎng)關層做到應用服務層里理論上也是可行的,比如針對于Spring Cloud這種框架下的微服務體系,可以考慮直接暴露應用層,只需輔助一些運維手段進行統(tǒng)一的安全驗證和監(jiān)控即可。假設我們選擇引入網(wǎng)關層,那么我們就得到了以下網(wǎng)絡應用系統(tǒng)分層體系:電商微服務體系中分層設計和領域的劃分其中,各層的職能和作用為[2]:
  • 用戶界面層:負責向用戶顯示和解釋用戶指令。這里指的用戶可以是另一個計算機系統(tǒng),不一定是使用用戶界面的人(比如外部應用調(diào)用對應接口)。前后端分離時,該層可以扮演前端所需數(shù)據(jù)的組裝者。
  • 網(wǎng)關層:負責提供對外的HTTP服務或者其他應用層協(xié)議(這里是指OSI七層協(xié)議中的應用層,別混淆了哈)服務。
  • 應用服務層:定義軟件要完成的任務,并且指揮表達領域概念的對象來解決問題。這一層所負責的工作對業(yè)務來說意義重大,也是與其他系統(tǒng)的應用層進行交互的必要渠道。應用層要盡量簡單,不包含業(yè)務規(guī)則或者知識,而只為下一層中的領域?qū)ο髤f(xié)調(diào)任務,分配工作,使他們互相協(xié)作。它沒有反應業(yè)務情況的狀態(tài),但是卻可以具有另外一種狀態(tài),為用戶或者程序顯示某個任務的進度。
  • 領域服務層:負責表達業(yè)務概念,業(yè)務狀態(tài)信息以及業(yè)務規(guī)則。盡管保存業(yè)務狀態(tài)的技術(shù)細節(jié)是由基礎設施層實現(xiàn)的,但是反應業(yè)務情況的狀態(tài)是由本層控制并且使用的。領域?qū)邮菢I(yè)務軟件的核心。
  • 基礎設施層:為上面各層提供通用的技術(shù)能力,為應用層傳遞消息,為領域?qū)犹峁┏志没瘷C制,為用戶界面層繪制屏幕組件(PS:這個在互聯(lián)網(wǎng)應用中幾乎用不到)等等。互聯(lián)網(wǎng)Web應用系統(tǒng)中基礎設施包含了數(shù)據(jù)持久化服務,中間件服務(數(shù)據(jù)庫,Redis,Memcached,zookeeper,ELK等等)以及第三方服務等。

各層除了實現(xiàn)自己的功能外,還需要遵守以下原則:
  1. 每一層設計保持內(nèi)聚,并且只依賴于它的下方的層。

  2. 下層向上層發(fā)起的通信只能通過中間件等間接方式進行。

  3. 上層和下層只能有松散耦合(各自為獨立個體,通過簡單引用關聯(lián))。在某些微服務框架比如Dubbo中,可以把api包提供給上層引用即可。這也符合依賴倒置原則。


這里重點說明應用服務層和領域服務層之間的關系。舉一個我經(jīng)常跟部門其他開發(fā)舉的一個例子:有一家上市企業(yè)A公司,靠賣水果發(fā)家,其首席架構(gòu)師科學合理的按照DDD搭建了一套基于微服務體系的賣水果應用,其架構(gòu)圖如下:
電商微服務體系中分層設計和領域的劃分

今年水果行情一般,而房地產(chǎn)十分火熱,A公司高層發(fā)現(xiàn)房地產(chǎn)帶動的五金行業(yè)也十分火熱,于是下達任務給技術(shù)部,要求其立即著手搭建五金銷售系統(tǒng),貨源已經(jīng)談好。
得益于首席架構(gòu)師之前優(yōu)秀的架構(gòu)設計,他發(fā)現(xiàn)只需要做一個賣五金的網(wǎng)站以及另外對微服務進行微量的調(diào)整即可滿足老板的需求——因為賣五金和賣水果并無本質(zhì)區(qū)別,他們涉及的環(huán)節(jié)幾乎一致。加入五金售賣的系統(tǒng)架構(gòu)圖如下:

電商微服務體系中分層設計和領域的劃分

可見應用服務層代表是某一個業(yè)務應用,它代表的更多的是從需求出發(fā)的應用定義,而領域服務層則是業(yè)務領域按照自身的邊界進行設計的一個高內(nèi)聚的服務體。應用層通過協(xié)調(diào)和組合各個領域服務即可形成一個新的應用服務。
《領域驅(qū)動設計》中明確指出,在設計領域服務時無需考慮表示層和持久層服務的東西。我在現(xiàn)實開發(fā)中總是遇到大量工程師按照產(chǎn)品的設計稿一溜煙的從上至下設計應用層服務和領域?qū)臃?,完全沒有考慮業(yè)務領域的概念,導致后面微服務數(shù)量膨脹,功能重復度高。這種開發(fā)習慣代表的是《領域驅(qū)動設計》作者極力吐槽的一種模式——SMART UI “反模式”[5]。

??領域劃分和微服務化? ?

電商微服務體系中分層設計和領域的劃分
根據(jù)DDD理論,領域建模主要發(fā)生在領域服務層,各領域模塊都應該是高內(nèi)聚低耦合的,具有清晰的業(yè)務邊界。
本文不打算討論具體的DDD建模(服務,工廠,倉庫,實體,值對象,聚合等),這需要對DDD有較深入的研究,就目前所從事過的公司來看,似乎沒有一家真正嚴格按照DDD進行項目代碼設計的,就像摘要中說的,這對整個軟件工程鏈路上的人員都有較高的要求。有機會可以單獨寫一篇關于自己對DDD建模的思考和建議,本文更多的是討論高視角下的領域服務拆分,從而搭建一個低耦合高內(nèi)聚的微服務體系。如果一定要將微服務和DDD聯(lián)系起來的話,領域?qū)拥奈⒎站蛯薉DD中的領域模塊Module,每個Module由多個Service模式對象以及對應的模型對象(實體, 值對象以及它們的聚合)組成。
從《領域驅(qū)動設計:軟件核心復雜性應對之道?!分形覍W到的主要有兩塊:領域設計思想和領域建模模式。本文更多的是對前者的運用,后者的對立模式是貧血模型,大家日常用到的也都是貧血模型,我也覺得貧血模型有存在的必要性,所以本文我們主要從其中借鑒一下領域設計思想。本文所描述的設計理念,并不影響具體的模型設計方法,我們?nèi)匀豢梢栽诿總€微服務中使用DDD領域建模。

如何切分領域模塊并沒有一個明確的規(guī)則,不同的場景下可能相同的業(yè)務塊邊界也不盡相同。這里提幾點領域劃分的個人心得:

  • 領域設計一定要有清晰的功能邊界。一個領域服務對應了一個功能集合,這些功能一定是有一些共性的。比如,訂單服務,那么創(chuàng)建訂單、修改訂單、查詢訂單列表,一般是訂單域的功能集合。
  • 領域拆分并不是一步到位的,應當根據(jù)實際情況逐步展開。從單體應用到微服務體系的拆分過程能很好的說明這個問題,一上來拆的很細的改造方案一定會死的很慘。所以如果一開始不知道應該劃分多細,完全可以先粗粒度劃分,然后隨著需要,初步拆分。比如一個電商一開始索性可以拆分為商品服務和交易服務,一個負責展示商品,一個負責購買支付。隨后隨著交易服務越來越復雜,就可以逐步的拆分成訂單服務和支付服務。
  • 領域拆分并不是一成不變的,應當具體情況具體分析。2015年在大眾點評的時候,其訂單服務就拆分為了order-service和order-query-service,一來為了讀寫分離,二來order-query-service作為單獨應用可以按需水平擴容。
  • 領域可以是多個子領域的一個虛擬集合,換句話說多個微服務也可以形成一個大域,不必糾結(jié)于領域和微服務之間的數(shù)量對應關系。我們在做架構(gòu)設計PPT的時候可能就把訂單域作為一個領域,代表了這個域就是關于訂單的,具體該有幾個微服務,這需要更細的詳細設計來提供。
  • 領域?qū)臃赵O計應當是調(diào)用者無關的。這一點有點像第一點,但是它強調(diào)的是領域?qū)臃盏脑O計不應該受調(diào)用者的影響,這個觀點在《領域驅(qū)動設計:軟件核心復雜性應對之道》這本書里也可以找得到[4]。領域?qū)臃臻_發(fā)和設計的理念是關注自己的域,一旦邊界劃分清楚了,開發(fā)所需要考慮的永遠都只是輸入和輸出,提供的服務一定是盡可能通用的,面向功能來開發(fā)的,而不是面向調(diào)用方來開發(fā)的。比如某個調(diào)用方提出了一個需求:調(diào)用方B希望A服務提供一個買汽車的接口,那么A服務設計的接口就應該是buyCar(),而不是buyCarForB()。



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