【架構與設計】常見微服務分層架構的區別和落地實踐

作者:京東科技 康志興

前言

從強調內外隔離的六邊形架構,逐漸發展衍生出的層層遞進、注重領域模型的洋蔥架構,再到和DDD完美契合的整潔架構。架構風格的不斷演進,其實就是爲了適應軟件需求越來越複雜的特點。

可以看到,越現代的架構風格越傾向於清晰的職責定位,且讓領域模型成爲架構的核心。

基於這些架構風格,在軟件架構設計過程中又有非常多的架構分層模型。

傳統三層架構

傳統服務通常使用三層架構:

門面層:作爲服務暴露的入口,處理所有的外部請求。部分情況下,門面層甚至不需要單獨定義對象而是直接使用服務層的實體定義。
服務層:作爲核心業務層,包含所有業務邏輯。並對基礎層能力進行簡單組合提供一定的能力複用。通常服務層會進行實體定義來防止下層對象體直接暴露給外部服務,導致底層任何變化都有可能直接傳遞到外部,非常不穩定。
基礎層:用來存放dao和外部rpc服務的封裝,二者可以拆分爲不同的module,也可合二爲一,以不同package進行隔離。

三層架構特點就是簡單,適用於一些無複雜業務場景的小型應用,或者“數據不可變”作爲基礎原則的DOP(面向數據編程)服務。

但是當業務場景稍微複雜一些、調用層級較多時,可複用性、可維護性就都非常差了,很多代碼都耦合在一起,牽一髮動全身。





DDD架構

DDD架構可以看做是整潔架構的一種實現,分層職責如下:

適配層:用來做外部不同端請求的適配器,隔離不同端的協議差異,包裝不同端不同樣式的響應體。
應用層:用例、任務入口、消息隊列監聽均在這一層,可以理解爲業務流程的入口,通過聚合根的構造執行相應的命令操作。
領域服務層:包含核心的領域服務定義,並定義了gateway來做一層依賴倒置,使基礎設施層僅做實現。
基礎設施層包含一切基礎能力:數據庫、ES、遠程調用封裝等等。





優點

核心穩定:領域模型在依賴鏈上是頂層角色,不依賴任何其他模塊,所以極其穩定。其他任何業務域、存儲、邊緣能力的變化都不會對領域模型造成影響。
敏捷:適合不同團隊一起開發和維護而不會產生衝突。
可拆分:當有屆上下文隨着演進逐漸膨脹時,很容易拆分成微服務。
可擴展:添加新的功能非常簡單,從而使得開發人員能夠更快的部署和調整。
可演進:良好的可測試性帶來非常低的重構成本,不會隨着不斷迭代導致項目成爲難以修改的“大泥球”。

如此多的優點自然帶來明確的缺點

專業性要求較高:需要對業務、架構原則理解深刻的人員進行設計和維護,不恰當的領域模型將使後續迭代極爲痛苦。
開發成本高:複雜的架構設計,更多的架構分層,自然帶來代碼行數的指數級增長。尤其是項目前期的開發任務變得異常繁重。
不再適合簡單的業務場景:實現一個簡單的CRUD顯得過於複雜。
改變決策困難:嘗試使用整潔架構需要和團隊的管理層和其他成員達成一致,這往往需要非常強大的說服力。如果在架構演進過程中想切換回其他架構模式也十分困難,幾乎是整個項目級別的重構工作。

簡單的微服務分層架構

基於六邊形架構規範的接口適配原則和防腐理念,同時借鑑了CQRS模式的優點,我們定義了一個簡單的微服務分層架構。





 

分層定義如下:

門面層:作爲程序的入口,通過包隔離來存放JSF服務、Rest服務、定時任務和MQ消費,其中對外提供服務的接口定義存放在單獨的api包中。該層的請求定義命名以Request結尾,響應體命名以Response結尾。
領域服務層:每一個領域服務存放在單獨的module中,並通過單獨的api包對外暴露能力。該層的命令請求定義命名以Command結尾,查詢請求定義命名以Query結尾,響應體命名以Dto結尾。
基礎設施層:存放數據庫、ES、遠程調用服務的封裝。該層的持久化數據定義命名以Po結尾。遠程命令服務入參命名以RpcCommand結尾,遠程查詢服務入參命名以RpcQuery結尾,響應體命名以RpcDto結尾。

最佳實踐

1. 命令服務必須訪問領域服務層,允許簡單查詢直接調用基礎設施層
2. 參數校驗、請求出入參日誌、審計日誌記錄、TraceID預埋、異常處理等非核心業務能力均由公共組件完成,減少項目內部的邊緣能力代碼。
3. 由於在門面層進行統一的異常處理,非必要時無需在項目中進行大面積的try-catch,讓代碼更清爽。
4. 實際開發過程中,門面層、領域服務層和基礎設施層均有各自的實體定義,跨層調用的對象體轉換使用MapStruct組件來減少手寫映射代碼的工作量。
5. 數據層使用Fluent-Mybatis,最大好處是減少後期迭代中,數據對象增減字段時修改Mapper的成本。

優點

1. 開發效率

簡單的業務開發過程中,相比較書寫核心業務邏輯,更多的工作量幾乎都是來自處理跨層調用時對象轉換和Mapper定義,通過MapStruct和Fluent-Mybatis等組件的使用(也許再加上GitHub Copilot😁),編寫一個實體的增刪改查接口基本在5分鐘內搞定,省下來的時間可以多走讀兩遍代碼或者多寫幾個分支的測試用例,也算是降本增效了。

2. 服務隔離

通過module隔離不同的領域服務,降低不同領域服務之間的耦合程度。

3. 外部服務防腐

遠程調用統一封裝在基礎設施層中,降低外部變化對系統內部的影響。

缺點

1. 基礎設施層的實體作爲頂層依賴

由於對基礎設施層的依賴沒有通過api包進行隔離,所以基礎設施層的對象會直接暴露在領域服務層和門面層。對此可以通過使用ArchUnit組件進行架構防腐

如果需要定義完善的領域實體充血模型,建議參考DDD架構定義gateway層來進行基礎設施層的依賴倒置。

最後

軟件工程的方方面面都遵循一個最基本的道理:沒有銀彈,架構分層模型更是如此,每一種都有各自優缺點,所以請根據不同的業務場景,並遵循簡單、可演進這兩個重要的架構原則選擇合適的架構分層模型即可。

架構不只是工作,更是一門藝術。

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