《ArchSummit：从珍爱微服务框架看架构演进》

2022-11-08 15:03:41 浏览数 (1)

Together for a Shared future

一起向未来

1、前言

今年的ArchSummit的主题是“数字化转型下的架构升级”，主要聚焦：云原生、研效提升、IoT 系统架构、微服务架构、低代码系统、出海业务架构、人工智能与机器学习、企业数字化转型、前端 Serverless 研发体系、金融领域数字化转型、大数据实践与应用等领域。

笔者从事互联网行业4年有余了，今年是第二次参加ArchSummit全球架构师峰会，主要关注点是“微服务架构”板块下的各位老师的技术分享，这里对珍爱网CTO彭万亮老师的《珍爱微服务底层框架演进》进行一些总结，欢迎大家一起补充交流~~

2、讲师介绍

彭老师是位非常资深的技术人，在互联网行业有接近20年的从业经验，目前在珍爱网担任CTO。

3、珍爱微服务框架编年史

珍爱网的微服务框架的演进，是逐步进化的结果：

  • 2018年经历了业务微服务拆分：解耦业务并解决复杂度难题
  • 2019年完成了数据层改造：解决业务数据层痛点
  • 2020年完成了容器化部署和DevOps流水线设计：提升系统可扩展和高可用的云原生能力
  • 2021年实现业务异地多活（双云双活）：提升了系统容灾能力和服务安全性

4、珍爱微服务框架演进

4.1 面临问题

彭老师介绍到，自2018年珍爱网业务规模爆发性增长，研发团队存在着四个方面的问题：

4.2 突破方向

因此他们的团队开始着重建设基础架构，并在四个维度进行集中突破，即：服务架构、基础组件、研发流程、研发规范；

在珍爱长达4年的架构演进之路上，开发团队经历了微服务拆分、链路优化、上云、容器化、双云双活等，并在每个环节都有相应的思考，在反复地暴露问题、解决问题之后，最终沉淀出一套珍爱特色的微服务治理架构，即形成最终的一套底层框架，这套框架有以下几个特点：

  1. 整合开源框架，结合业务二次开发
  2. 构建一套技术规范
  3. 统一技术底层

4.3 架构演进

4.3.1 微服务拆分

4.3.1.1 业务拆分

虽然每个企业的业务大不相同，但是微服务拆分的方法论大致一样，所以彭老师在这个题目下，并没有作过多的展开；但是从介绍的PPT里，我们还是可以清晰了解到珍爱在拆分微服务的思路是，按照业务模型去切割，并垂直拆分为了多个微服务，包括了：unify-pay、core-user、verify等等；

4.3.1.2 微服务框架

珍爱的微服务拆分，在技术层面有以下四个特点：

主流的Java商业项目，都会以SpringCloud开源框架作为底层支撑，而珍爱的微服务框架则是巧妙的将SpringCloud和Dubbo两个框架一起整合并为其所用，这应该是珍爱框架的一大亮点了。

4.3.1.3 DDD与降本增效

此外，彭老师还很着重的提到一个技术实现要点：基于DDD领域模型的业务拆分，在部署上，将原api层和 provider层合并在一个节点上，能提高调用开销并节省硬件资源，进而实现“降本增效”。

那么珍爱是具体怎么做到的呢？

通过引入DDD领域模型，业务API降低了耦合性；这里涉及到垂直拆分（从下往上设计），各业务领域实现 以分层分包的方式进行代码组织，结构更清晰，更合理。

  1. adapter：每个领域的对外接口实现，每个业务在每一层的接口实现不一样（OpenApi、客户端、web端等）
  2. application：业务组合
  3. domain：领域层
  4. infrastructure：最基础服务的支撑

2022年，互联网企业最流行的一个话题就是--降本增效了，而珍爱研发团队的落地实践，恰好给业界提供了一个研发思路：在把DDD领域拆分，结合业务粒度做到极致之后，不仅仅可以做到业务领域边界更清晰，更能通过优化部署方式实现降本增效，降低服务器维护成本。

4.3.2 微服务网关层改造

珍爱微服务网关层的改造是一个非常独具特点的工程。

  • 一方面，它基于SpringCould-Gateway开源框架进行拓展，实现了网关层基础的能力：请求验证、黑白名单、基于sentinel的熔断限流（二次开发）；
  • 另一方面，珍爱网关对业务侧提供非常多的能力支撑，比如：合并请求、重试优化（Connection异常，服务不幂等解决不了）、优雅停机、启动预热、访问日志上报等。
4.3.2.1 合并请求

网关MergeFilter在不改动原接口前提下，允许客户端对请求组合编排，将多个请求合并为一，其目的是减少页面初始化时请求数过多的问题。其功能如下:

  1. 拆分请求:解析自定协议，将合并请求拆分为实际请求组。
  2. 并行执行:并行执行实际请求组，设置监听返回。
  3. 合并响应:改写response，以合并请求组下游服务响应。
  4. 降级和重试:配置超时和异常降级，并对失败请求执行重试。
  5. 请求监控:监控耗时差异过大的请求组，以优化编排。

4.3.3 数据层改进

4.3.3.1 面临问题

复杂业务系统最容易遇到瓶颈的环节就是数据库，同样，DB正是珍爱业务系统稳定性和性能最关键的一环，因此珍爱借助业务上云，对DB展开了多方面的优化。

4.3.3.2 数据拆分

第一步，分库分表：团队遵循微服务“一应用一数据库”的原则，对原有DB进行拆分。

之前未做是因为数据库管理成本较大，而业务上云后使用了云数据库，这个基础设施能力的提升，有助于快速实现目标架构。

4.3.3.3 去掉数据中间层

第二步，去掉中间件Mycat，应用直连数据库；zhenai-framework（珍爱底层框架）管理公共配置:分库分表算法、id生成规则、路由工具类等。整体架构如下：

1）分库分表实现

珍爱底层通过对 sharding-jdbc 和 sharding-proxy 两个组件的引入，实现了上云之后的分库分表能力。

做到上面这一步骤的关键是：

sharding-jdbc是在代码层面解决分库分表问题，需要自行配置分库分表策略等； sharding-proxy是一种数据库中间件，从数据库层面解决分库分表问题

2）配置隔离

读者到这一步容易产生疑惑：为什么同时引入了这两个组件呢？

彭老师给我们解答了这个问题：因为正式环境是需要不停机进行大表拆分，同时为了将DB配置等风险等级高的配置集中管理（使用了git系统保存）。

正式环境下，系统数据层与业务层配置，有着不同的风险等级；

  • 业务层配置：页面组件配置等；
  • 数据层配置：DB账号密码、连接超时等；
3）不停机连接切换

因为需要正式环境有不停机的要求，所以需要考虑到“数据库连接切换的实现”，这里彭老师也进行了详细的步骤拆分：

特别注意：这里，大家需要对自己的业务场景去思考，由于珍爱那边比较少遇到，类似大订单交易这种连接数量巨大的场景，因此最终选择了使用这种双倍连接的方式。

4.4 框架能力升级

珍爱在下面四个方面进行持续升级：

  • 链路级熔断降级
  • 单IP熔断
  • 全链路优雅停机
  • 启动预热

4.4.1 熔断降级

服务监控需要做的更加完善，否则服务降级不能暴露问题，因为在上层业务看，HTTP相应是正常的，但是底层是有异常的。

另外，服务重试这个环节，由于业务很难幂等，我们一般对连接异常进行重试就足够了，这个做法至少能够让我们的系统比没做重试，要好很多。

4.4.2 全链路优雅停机

珍爱的全链路优雅停机，整体上分为3个步骤：

  1. 服务下线
  2. 余下的业务逻辑处理完
  3. 销毁资源（线程池、调度任务、数据库连接、已有请求处理等等）

彭老师给了我们一些做优雅停机的经验：

  • 开源组件已经实现了一套优雅停机，比如Dubbo，那么这套框架可以直接复用它们的实现；
  • 如果自行封装了一套珍爱接口，所以需要优雅停机的组件，全部实现某个底层接口，那么就有一套统一规范来确保优雅停机不影响业务的规范。

4.4.3 服务重启流量控制

4.4.4 字节码增强-日志监控

Agent使用Java字节码无侵入式采集http访问日志，dubbo访问日志，业务日志，通过UDP上报到collector服务器；然后collector服务器将数据分别写入kafka、es、HBase，实现日志聚合。

4.4.5 Redis封装

框架统一提供API给业务层，借鉴了 MyBatis Mapper的思想，在定义的时候先声明存储结构和存储对象类型。

4.4.6 web层能力封装

5、架构赋能与研效提升

5.1 面临问题

珍爱研发团队内部，也面临着一些问题：

  1. 资源隔离不充分
  2. 并行需求联调/测试困难
  3. 部署流程过多人为参与
  4. 多套环境难于管理

5.2 研发流水线搭建

5.2 容器化插件

zhenai-dockerx-plugin是自研的一个maven插件，使应用透明接入docker、k8s。

其功能有以下六个点：

  1. 检查:分支检查、k8s ns检查
  2. 打镜像:使用zhenai-dockerx-base作为基础docker镜像
  3. 构造编排yaml:模拟模板渲染出k8s deploy/svc的yaml
  4. 部署启动:调用k8s接口部署
  5. 多环境管理:编排文件区分环境
  6. 组件管理:根据mvn参数判定是否部署对应组件，如nginx，主要用在开发、测试环境

5.3 请求染色

5.4 DevOps全周期

5.5 双云双活

zhenai-framework封装数据接入与适配中间件，同时中间件也支持双云模式。

5.5.1 双云优势

6、架构经验分享

马云曾经说过，成功的经验千千万万，失败的原因就那么几个。在整个技术分享的过程里面，彭老师经常穿插提到，他们团队在架构演进过程中踩过的坑，下面进行一个梳理：

  • 架构师团队：
    1. 在业务型企业做架构，高性价比的做法是：结合业务痛点找框架，能解决业务难题的框架就是好框架 ；
    2. 做方案设计优先看开源组件，避免重复造轮子和过度设计；
    3. 解决现有问题不是终点，技术架构必须要有前瞻性；
    4. 只有清楚系统承载量，才能更好知道如何去做微服务化；
    5. 自研框架的定制，应该基于本身业务，对开源框架进行二次开发；
  • 业务框架：
    1. 优先考虑的是业务接入的易用性，然后是接入成本；
    2. 最理想的效果是，跟业务结合后，能解决90%的业务问题；
  • 业务开发：
    1. 遇到的80%问题是数据库的问题，20%的问题是应用部署，10%是其他；

7、总结

最后用彭老师的架构演进理论来结束这次的总结，业务架构一定是伴随着业务的发展而不断完善的，前期可能是业务持续发展时不断暴露的问题，随之而来是一个个针对性的专项突破，最后是上升到框架层面的调整。

2022年全球架构师峰会PPT下载：https://www.aliyundrive.com/s/quWDT5TEQ1W

2021年全球架构师峰会PPT下载：链接

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