我为什么选择多边形架构做为工程的基础思想

软件工程师罗小东,多年平台架构设计和落地经验,从单体工程到服务化工程,从整合再到拆分再整合实践过程中,对多边型架构的一些落地心得。

背景

这里以开源项目alinesno-cloud微服务架构的建设拆分再到整合成产品型结构的进行阐述,从原来的几十个工程基线(近百个服务模块),再到后来的20个左右产品模块的组合,进行服务能力的输出。过程工程由微服务、六边型、再到多边型工程结构的实践经验,这里偏向于工程结构以适应平台产品化发展的变更。

需要达到的效果是把工程结构多组合的结构以适应项目的需求变化。多边形架构是一个泛指的概念,指的是由多个组件或模块组成的系统架构。这些组件或模块可以以不同的形状和大小组合在一起,形成各种不同形态的系统架构。多边形架构中的每个组件或模块都可以担任不同的角色和功能,并通过定义清晰的接口和协议,实现彼此之间的通信和交互。

概述

软件架构也在不断地演化。从单体应用到RPC服务再到微服务,这些技术的出现和应用都是为了解决不同阶段的问题。而六边形架构是在微服务架构基础上的一种新型架构,它强调领域驱动设计(DDD)和面向接口的编程,旨在更好地支持业务复杂度的增长和应对变化。

这里以时间维度阐述自己从MVC架构到六边型架构,再到多边型架构的产品线整合尝试,这里以过程以时间维度(18年到21年)和成熟度进行阐述过程。

  • 初版定义:单体到Dubbo服务工程的尝试建设
  • 技术升级:从Dubbo服务工程到Cloud工程结构的改造
  • 产品改造:从Cloud工程到自定义工程结构的改造
  • 模型成熟:从六边型概念到多边型工程结构的改造

对于这块的模型的定义有很多不一致的理解层面,这里针对的是问题和解决两个角度进行阐述,经验不一,我有我思。

过程

在产品型建设过程中,软件架构也在不断地演变和升级。从单体应用到分布式系统、再到微服务和六边形架构,每一种架构都有其独特的优势和适用场景。本文将会介绍从单体工程到RPC服务、再到微服务、再到六边形架构以及多边型架构的技术发展。

初版定义:单体到Dubbo服务工程的尝试建设

这个过程的改造适合国情化的发展

在单体应用时代,由于业务需求相对简单且交互较为单一,使用单体架构是比较合适的选择。但是,随着业务的不断扩大和功能的不断增加,单体架构也开始暴露一些问题,如代码耦合度高、代码可维护性差等。为了解决这些问题,在RPC服务时代,我们将原本单体应用中的模块拆分成了独立的服务,同时采用远程过程调用方式进行通信,使得不同服务之间的耦合度降低,系统的可扩展性得到了提升。

工程结构开始是MVC型,后面改成Dubbo型,将Service层抽取出来,提供出api实体和接口工程给第三方依赖,这个过程的改造会将庞大的业务系统架构进行拆分,形成多个模块化,将单体应用改造为Dubbo服务,可以将原本臃肿而难以维护的单体应用拆分成多个独立的服务,使得系统变得更加模块化和清晰。这样做的好处包括:

  • 提高可伸缩性:将单体应用改造成Dubbo服务后,每个服务可以独立部署和扩展,可以根据实际负载情况进行动态伸缩,提高了系统的可伸缩性。
  • 提高可靠性:Dubbo提供了多种服务治理功能,比如容错机制、路由策略等,可以有效保证服务的可靠性和稳定性,相对于单体应用更加可靠。
  • 提高可维护性:将单体应用拆分成多个服务后,每个服务的代码规模变小了,易于维护和升级。同时,模块化的设计也使得开发人员更加关注自己的业务领域,提高了团队的开发效率。
  • 提高代码复用率:Dubbo服务通过接口进行解耦,将相同或类似的功能封装到独立的服务中,提高了代码复用率,减少了重复开发的工作量。
    通过将单体应用改造成基于Dubbo的分布式服务架构,可以帮助企业构建基于微服务的架构体系,从而提高系统的可伸缩性、可靠性、可维护性和代码复用率。

这是一个不错的工程结构,而且确实也解决了原始大型工程的问题,这个过程的建设相对于传统项目来说,有可能会形成微服务,也可能会形成大型的分布式工程(也就是伪微服务),不过总的来说,会解决单体陷阱的问题。

技术升级:从Dubbo服务工程到Cloud工程结构的改造

新型的分布式服务,也会带来新的问题,需要让这个服务就做这个事情

Dubbo服务之间有很强的依赖性,在不小心或者不轻易间,会产生强依赖性和不断传递问题,这个形成的影响又是另一方面,特别是在公用网络或者外部网络的情况下,服务之间的关联还有调用不稳定性常常发生,还包括操作系统的因素等,另一个更为明显的,Dubbo只是一个RPC架构,针对微服务和分布式来说,外围生态和组件成熟度不高,基本上都是东拼西凑起来。

另一个更加夸张的是原阿里团队的不维护,导致出来了很多不一致的版本,生态体系有可能无法发展的情况,这个时候,不得来说,会转向SpringCloud体系,一个是协议的通用性,另一个是社区生态。虽然来说,不管从工程结构和代码量来说,Dubbo服务会少于Cloud体系,而且工程资源还有开发的习惯、有高性能、低延迟、易扩展等特点,但是无法在很多场景下,会带来很多限制。

另一个致命的是,由于工程结构的特点,它对外提供的是RPC接口是直接面向Service层服务,在很多情况下会影响项目开发人员,设计人员的设计思维,很多情况下我们只写到Service层服务,这个会让人有一种误区就是逻辑只到Service层,那这样的话,Rest层接口这个自然就不会存在,这样的设计,很多时候会无形的影响设计人员在处理服务模块的时候,会自然而然的将工程设计只到Service层。

这个容易产生大量的工程服务组件,在领域设计上,容易(这里只是说容易,但并不绝对)无形中拆分了这个模块,这个跟高内聚、低耦合的思想有一定偏离,在后期的使用过程中,总会感觉需要有一层进行聚合,而这个聚合的服务其实最好的体现在Rest层上面,而dubbo面向service的设计,让很多工程结构下无形的把这个思维在潜意识里面隐藏了。

开始尝试会在前面加一层聚合服务进行整合,但是这个链路并不是很乐观,因为从实际结果上,还是拆分了。

以上种种,将Dubbo服务工程结构转成SpringCloud工程结构,增加了一些层级和工程代码量,但是效果上会把上面潜意识的问题消除掉,达到的效果就是:这个服务就做这个事情,由原来的RPC服务减少,转成模块形的设计,进一步减少复杂度和提高服务的内聚。

产品改造:从Cloud工程到自定义工程结构的改造

在一些架构不满足的情况下,需要自定义工程结构

前期在使用Cloud过程中,过多的复杂组件和概念,还有starter工程结构的增加,无形中加剧和工程变重,这个过程容易影响业务的开发,另一个问题是,在服务组件不断的成熟下,这些组件会开始进一步的平台化(直白的说增加一个管理界面)。

它包含多个工程和组件,使得开发人员可以快速构建复杂的微服务应用程序。然而,使用大量的工程组件也有一些弊端:

  • 复杂性:Spring Cloud包含众多的组件和工具,这使得整个应用程序变得非常复杂。开发人员需要学习和掌握各种组件的使用方法,这增加了开发难度和时间成本。
  • 版本兼容性:由于Spring Cloud包含众多的组件和工具,每个组件都有自己的版本号。当一个组件更新版本时,它可能会影响其他组件的兼容性。这给开发人员带来了额外的负担,需要测试和修复版本兼容性问题。
  • 性能问题:每个组件都需要运行在不同的进程中,这可能会导致性能问题。每个进程都需要消耗CPU和内存资源,这可能会降低整个应用程序的性能表现。

另外一个特别让人意外的是,Netflix组件在不断的放弃维护,而又发展出alibaba版、tenant版,还有n多的个人版本,这些基本上容易导致被牵着走。

在市场架构调整中,做了一些调整,以适配工程结构,同时抛弃掉Cloud思维结构:

  • 去掉Cloud体系和大量的第三方组件,只保留基础的springboot工程结构,同时将第三方组件需要用到的核心能力进行自定义封装。
  • 去掉所谓官方“好的”微服务插件,比如配置中心、注册中心、链路跟踪等,将这些独立出来,一般小的工程用不上,大的工程通过自定义封装包的形式加载(比如nacos)
  • 将工程结构进一步的独立化,适当的组件进行平台化,通过租户的形式提供服务,并提供出可视化的管理界面
  • 将大量的工程进一步压缩消减,形成模块化,提供包的形式,需要的时候依赖,而不是都通过接口调用,通过插件的概念形式进行整合(类似于wordpress插件)

通过上面的调整,你会发现,工程结构会有点类似于云平台,每个服务组件都有单独的能力,这个时候,产品型的体现已经慢慢程现,但是还不够充分。

模型成熟:从六边型概念到多边型工程结构的改造

为了产品更好的迭代和发展,提取出领域的概念,进一步彻底的产品化

架构也开始出现一些问题,如服务之间的依赖关系复杂、服务治理难度大等。为了解决这些问题,领域模型的思维进一步的切入到服务建设中。将微服务合并拆分出领域服务,并以领域模型为中心进行设计和开发,强调了面向API接口编程的思想,通过定义清晰的接口,使得不同服务之间的交互更加规范化、灵活化。

在这个过程中,特别需要关注的是业务本身的特点和复杂性,导致软件难以维护、扩展和适应业务变化,做了一些调整方向,主要是:

  • 明确业务领域模型,提高业务分析和设计的准确性和效率,可以自由地进行修改、测试和演化,而不会对其他系统产生影响。
  • 将业务逻辑与外部依赖分离开来,使得业务逻辑在不同的环境中都能够独立运行。
  • 多个模块间内部核心和外部适配器之间通过接口来进行通信,使得它们可以相互独立地演化和变化。
  • 多种不同类型的适配器,使得系统可以更加灵活地适应不同的业务场景和需求变化,从而提高了系统的可扩展性。

这个原来在调整工程结构过程时,发现六边型概念是跟我想要的基本上吻合的,而且融合度非常高,但是过多的代码编码概念,开发人员来说可能会有一定的技术门槛,特别是在领域建模、聚合、限界上下文等方面,在某个程度会让我们感觉到这个是否是我们需要的,最终我们把工程结构进一步拆分和根据内部的习惯定义,重新设计和工程结构,以下是调整的结构图:

这个调整的结构使得服务产品间更稳定,组件或模块可以以不同的形状和大小组合在一起,形成各种不同形态的系统架构,每个组件或模块都可以担任不同的角色和功能,并通过定义清晰的接口和协议,实现彼此之间的通信和交互,以适应不同的业务场景。

总结

以上为在过程工程由微服务、六边型、再到多边型工程结构的实践经验,这里偏向于工程结构以适应平台产品化发展的变更,最终发展形成产品化的工程结构调整过程。工程结构的调整是解决的是应用程序的可测试性、可维护性和可扩展性问题,同时针对于自己所面对的场景不断的适配调整过程,这个过程的调整差不多有4年左右,不断的进行优化调整而形成的结果,这里也是输出一些经验,供参考。