來自微信公眾號聊聊架構

作者｜張輝清

編輯｜雨多田光

如果你正好處在中小型研發團隊……

中小型研發團隊很多，而社區在中小型研發團隊架構實踐方面的探討卻很少。中小型研發團隊特別是 50 至 200 人的研發團隊，在早期的業務探索階段，更多關註業務邏輯，快速叠代以驗證商業模式，很少去關註技術架構。

這時如果繼續按照原有的架構及研發模式，會出現大量的問題，再也無法玩下去了。能不能有一套可直接落地、基於開源、成本低，可快速搭建的中間件及架構升級方案呢？

我是一個有十多年經驗的 IT 老兵，曾主導了兩家公司的技術架構升級改造，現拋磚引玉，與大家一起探討這方面的問題。

在接下來的一段時間裏，我會陸續推出此系列文章。

根據我們以往的經驗，分享者主講一個小時左右，業務研發就可以快速地進入項目實戰。對於後面新加入的團隊成員，也可通過 WIKI 自主快速學習。這是我們之前對自己的要求，盡量降低工具對人員的要求，簡單實用、降低成本。

文章中部分 Demo 采用 C# 語言, 但到了框架或架構層面，與語言本身沒有太多直接的關系。如 RabbitMQ、Job、Redis 和集中式日誌，它們服務端的部署是一樣的，只是客戶端語言版本稍有不同。

所有 Demo 都可直接運行，服務地址及管理後臺也可直接訪問。因為部署在公有雲，牽涉到成本費用的問題，我計劃持續到明年 3 月底。

這些小小的基礎工作，希望能夠幫到中小型研發團隊，解決大家項目中遇到的實際問題。願與你一起成長，你的分享和點贊是我此次付出的動力，謝謝！

整個系列文章分為三個部分，包括 框架篇、架構篇 和 公共應用篇。

• 框架篇 即中間件或工具的使用，如緩存、消息隊列、集中式日誌、度量、微服務框架等，工欲善其事，必先利其器。

• 架構篇 主要是設計思想的提升，有企業總體架構、單個項目架構設計、統一應用分層等。

• 公共應用篇 是業務與技術的結合，有單點登錄和企業支付網關。

以下是篇章的具體介紹：

框架篇——工欲善其事，必先利其器

如果說運維是地基，那麽框架就是承重墻。農村建住房是一塊磚一塊磚地往上壘，而城市建大 House 則是先打地基，再建承重墻，最後才是壘磚，所以中間件的搭建和引進是建設高可用、高性能、易擴展可伸縮的大中型系統的前提。

框架篇中的每篇主要由四部分組成：它是什麽、工作原理、使用場景 和 可直接調試的 Demo。其中 Demo 及中間件歷經兩家公司四年時間的考驗，涉及幾百個應用，100 多個庫 1 萬多張表，日訂單從幾萬張到十幾萬，年 GMV 從幾十億到幾百億。

所有中間件及工具都是基於開源，早期我們也有部分自主研發如集中式日誌和度量框架。後期在第二家公司時為了快速地搭建，降低成本，易於維護和擴展，全部改為開源。這樣不僅利於個人的學習成長、知識重用和職業生涯，也利於團隊的組建和人才的引進。

集中式緩存 Redis

緩存是計算機的難題之一，分布式緩存亦是如此。Redis 看起來非常簡單，但它影響著系統的效率、性能、數據一致性。

用好它不容易，涉及到的問題包括：緩存時長（復雜多維度的計算）、緩存失效處理（主動更新）、緩存鍵（Hash 和方便人工幹預）、緩存內容及數據結構的選擇、緩存雪崩的處理、緩存穿透的處理等。

Redis 除了緩存的功能，還有其它功能如 Lua 計算能力、Limit 與 Session 時間窗口、分布式鎖等。

消息隊列 RabbitMQ

消息隊列好比葛洲壩，有大量數據的堆積能力，然後再可靠地進行異步輸出。它是 EDA 事件驅動架構的核心，也是 CQRS 同步數據的關鍵。為什麽選擇 RabbitMQ 而沒有選擇 Kafka，因為業務系統有對消息的高可靠性要求，以及對復雜功能如消息確認 Ack 的要求。

集中式日誌ELK

日誌主要分為系統日誌和應用日誌兩類。試想一下，你該如何在一個具有幾百臺服務器的集群中定位到問題？如何追蹤每天產生的幾 G 甚至幾 T 的數據？集中式日誌就是此類問題的解決方案。

早期我們使用自主研發的 Log4Net+MongoDB 來收集和檢索日誌信息，但隨著數據量的增加，查詢速度卻變得越來越慢。後期改為開源的 ELK，雖然易用性有所下降，但它支持海量數據以及與編程語言無關的特征。下面是 ELK 的架構圖。

任務調度 Job

任務調度 Job 如同數據庫作業或 Windows 計劃任務，是分布式系統中異步和批處理的關鍵。我們的 Job 分為 WinJob 和 HttpJob：WinJob 是操作系統級別的定時任務，使用開源的框架 Quartz.NET 實現；而 HttpJob 則是自主研發實現，采用 URL 方式可定時調用微服務。

HttpJob 借助集群巧妙地解決了 WinJob 的單點和發布問題，並集中管理所有的調度規則，調度規則有簡單規則和 Cron 表達式。HttpJob 它簡單易用，但間隔時間不能低於 1 分鐘，畢竟通過 URL 方式來調度並不高效。下圖是 HttpJob 的管理後臺。

應用監控 Metrics

“沒有度量就沒有提升”，度量是改進優化的基礎，是做好一個系統的前置條件。Zabbix 一般用於系統級別的監控，Metrics 則用於業務應用級別的監控。

業務應用是個黑盒子，通過數據埋點來收集應用的實時狀態，然後展示在大屏或看板上。它是報警系統和數字化管理的基礎，還可以結合集中式日誌來快速定位和查找問題。我們的業務監控系統使用 Metrics.NET+InfluxDB+Grafana。

微服務框架 MSA

微服務是細粒度業務行為的重用，需要與業務能力及業務階段相匹配。微服務框架是實現微服務及分布式架構的關鍵組件，我們的微服務框架是基於開源 ServiceStack 來實現。

它簡單易用、性能好，文檔自動生成、方便調試測試，調試工具 Swagger UI、自動化接口測試工具 SoapUI。微服務的接口開放采用我們自主研發的微服務網關，通過治理後臺簡單的配置即可。網關以 NIO、IOCP 的方式實現高並發，主要功能有鑒權、超時、限流、熔斷、監控等，下圖是 Swagger UI 調試工具。

搜索利器 Solr

分庫分表後的關聯查詢，大段文本的模糊查詢，這些要如何實現呢？顯然傳統的數據庫沒有很好的解決辦法，這時可以借助專業的檢索工具。

全文檢索工具 Solr 不僅簡單易用性能好，而且支持海量數據高並發，只需實現系統兩邊數據的準實時或定時同步即可。下圖是 Solr 的工作原理。

更多工具

• 分布式協調器 ZooKeeper

  ZK 工作原理、配置中心、Master 選舉、Demo，一篇足以。

• ORM 框架

  Dapper.NET 語法簡單、運行速度快，與數據庫無關，SQL 自主編寫可控，是一款適合於互聯網系統的數據庫訪問工具。

• 對象映射工具 EmitMapper 和 AutoMapper

  EmitMapper 性能較高，AutoMapper 易用性較好。

• IoC 框架

  控制反轉 IoC 輕量級框架 Autofac。

• DLL 包管理

  公司內部 DLL 包管理工具 NuGet，可解決 DLL 集中存儲、更新、引用、依賴問題。

• 發布工具 Jenkins

  一鍵編譯、發布、自動化測試、一鍵回滾，高效便捷故障低。

架構篇——思想提升

會使用以上框架並不一定能成為優秀的架構師，但一位優秀架構師一定會使用框架。架構師除了會使用工具外，還需要設計思想的提升和性能調優技能。

此篇以真實項目為背景，思想方法追求簡單有效，主要內容包括 企業總體架構、單個項目架構設計、統一應用分層、調試工具 WinDbg。

企業總體架構

當我們有了幾百個上千個應用後，不僅僅需要單個項目的架構設計，還需要企業總體架構做頂層思考和指導。大公司與小商販的商業思維是一樣的，但大公司比較難看到商業全貌和本質。而小公司又缺乏客戶流量和中間件的應用場景，中型公司則兼而有之，所以企業總體架構也相對好落地。

企業總體架構需要在 技術、業務、管理 之間遊刃有余地切換，它包括業務架構、應用架構、數據架構和技術架構。附檔是一份脫敏感信息後的真實案例，有參考 TOGAF 標準。但內容以解決公司系統的架構問題為導向、以時間為主線，包括企業商務模型、架構現狀、架構規劃和架構實施。

單個項目架構設計

單個項目的架構設計如同施工圖紙，能直接指導工程代碼的實施。上一環是功能需求，下一環是代碼實施，這是架構設計的價值所在。從功能需求到用例，到用例活動圖，到領域圖、架構分層，到核心代碼，它們之間環環相扣。

做不好領域圖可能源自沒有做好用例活動圖，因為用例活動圖是領域圖的上一環。關註職責、邊界、應用關系、存儲、部署是架構設計的核心，下圖是具體案例參考。

統一應用分層

給應用分層這件事情很簡單，但是讓一家公司的幾百個應用采用統一的分層結構，這可不是件簡單的事情。它要做到可大可小、簡單易用、支持多種場景，我們使用 IPO 方式：I 表示 Input、O 表示 Output、P 表示 Process，一進一出一處理。應用系統的本質就是機器，是處理設備，也是一進一出一處理，IPO 方式相對於 DDD 而言更為簡單實用。

調試工具 WinDbg

生產環境偶爾會出現一些異常問題，而 WinDbg 或 GDB 就是解決此類問題的利器。調試工具 WinDbg 如同醫生的聽診器，是系統生病時做問題診斷的逆向分析工具，Dump 文件類似於飛機的黑匣子，記錄著生產環境程序運行的狀態。

主要介紹調試工具 WinDbg 和抓包工具 ProcDump 的使用，並分享一個真實的案例。N 年前不知誰寫的代碼，導致每一兩個月偶爾出現 CPU 飆高的現象。

我們先使用 ProcDump 在生產環境中抓取異常進程的 Dump 文件，然後在不了解代碼的情況下通過 WinDbg 命令進行分析，最終定位到有問題的那行代碼。

公共應用篇

先工具再框架，然後架構設計，最後深入公共應用。公共應用因為與業務系統結合緊密，但又具有一定的獨立性，所以一般自主開發，不使用開源也不方便開源。公共應用主要包括單點登錄、企業支付網關、CTI 通訊網關（短信郵件微信），此次分享單點登錄和企業支付網關。

單點登錄

應用拆分後總要合在一起，拆分是應用實施層面的拆分，合成是用戶層面的合成，而合成必須解決認證和導航問題。單點登錄 SSO 即只需要登錄一次，便可到處訪問，它是建立在用戶系統、權限系統、認證系統和企業門戶的基礎上。我們的憑證數據 Token 使用 JWT 標準，以解決不同語言、不同客戶端、跨 WebAPI 的安全問題。

企業支付網關

企業支付網關集中和封裝了公司的各大支付，例如支付寶、財付通、微信、預付款等。它統一了業務系統調用各支付接口的方式，簡化了業務系統與支付系統的交互。

它將各種支付接口統一為支付、代扣、分潤、退款、退分潤、補差、轉賬、凍結、解凍、預付款等，調用時只需選擇支付類型即可。企業支付網關將各大支付系統進行集中的設計、研發、部署、監控、維護，提供統一的加解密、序列化、日誌記錄，安全隔離。

本系列文章涉及內容清單如下（並不按這順序發布），其中有感興趣的，歡迎關註：

• 開篇

• 緩存 Redis

• 消息隊列 RabbitMQ

• 集中式日誌 ELK

• 任務調度 Job

• 應用監控 Metrics

• 微服務框架 MSA

• 搜索利器 Solr

• 分布式協調器 ZooKeeper

• 小工具：Dapper.NET/EmitMapper/AutoMapper/Autofac/NuGet

• 發布工具 Jenkins

• 總體架構設計

• 單個項目架構設計

• 統一應用分層

• 調試工具 WinDbg

• 單點登錄

• 企業支付網關

• 結篇

搜索本系列文章？用這個：https://s.geekbang.org/當然啦，現在只是開篇

先搜點別的吧

比如“Re：從0開始的微服務架構”

作者介紹

張輝清，10 多年的 IT 老兵，先後擔任攜程架構師、古大集團首席架構、中青易遊 CTO 等職務，主導過兩家公司的技術架構升級改造工作。現關註架構與工程效率，技術與業務的匹配與融合，技術價值與創新。

中小型研發團隊架構實踐三要點--轉