一个App 服务端架构改造升级之路~

JAVA日知录 发表于 12天以前  | 总阅读数:106 次

大家好,我是飘渺。

各位肯定都听过这样一句话 : "好的架构不是设计出来的,而是演进出来的,没有完美的架构,只有不断演变、不断完善的架构。" 今天我们来看一下1 号店 App 服务端架构改造的例子,来具体说明架构的演变过程,让你能更深入地理解架构演变背后的原因。

随着智能设备的普及和移动互联网的发展,移动端逐渐成为用户的新入口,各个电商平台都开始聚焦移动端 App。这个时候,1 号店也开始试水移动端购物,从那时起,1 号店 App 的服务端架构一共经历了三个版本的变化。接下来,我就为你具体介绍 App 服务端架构变化的过程以及原因。

V1.0 架构

我先说说最开始的 1.0 版本。当时的情况是,App 前端的 iOS 和 Android 开发团队是外包出去的,而 App 的服务端是由 1 号店内部一个小型的移动团队负责的,这个团队主要负责提供 App 前端需要的各个接口,接口使用的通信协议是 HTTP+JSON。具体的架构如下图所示:

这个架构比较简单,App 的服务端整体上就一个应用,由移动团队来维护所有对外接口,服务端内部有很多 Jar 包,比如商品搜索、商品详情、购物车等等,这些 Jar 包包含了各个业务线的业务逻辑及数据库访问,它们由各个业务线的开发者负责提供。

你可以看到,这个 1.0 版本的服务端,实际上就是一个单体应用,只是对外的接口和内部 Jar 包分别由不同的团队来提供,这个架构的优点和缺点同样都非常明显。

它的优点是简单方便。 App 前端的外包团队只需要对接后端的一个移动团队就可以了,然后移动团队通过现成的 Jar 包,封装各个业务线的功能。至于这些 Jar 包,业务线团队也无需额外去开发。

为什么呢?我们知道,早期的电商平台都是先有 PC 端应用,再推 App,App 最开始的功能,大多是从已有的 PC 端平移过来的。因此,这些 Jar 包直接从 PC 端应用里拿过来就可以了,如果 Jar 包版本有更新,由业务线团队直接同步给移动团队即可。

那这个架构设计是不是很完美啊?当然不是,不知道你发现了没有,其实这里也存在了很多问题。

第一个问题:移动服务端对 Jar 包的紧密依赖

移动团队负责对外接口,但他们非常依赖业务团队提供的 Jar 包来实现业务逻辑,这是一种物理上的紧耦合依赖关系。如果业务团队根据 PC 端的需求,修改了应用代码后,Jar 包也会随之修改。那么在实践中,经常会出现这样的情况:业务团队很多时候,要么忘了同步新的 Jar 包给移动团队,要么是新的 Jar 包调整了类的接口,导致了 App 服务端的功能有问题,或者直接不可用。

第二个问题:移动团队的职责过分复杂

服务端为 App 提供的是粗粒度接口,而业务团队的 Jar 包提供的是细粒度的接口。

因此,移动团队在 Jar 包的基础上,还需要做很多的业务逻辑聚合,很多时候,这些逻辑还跨多个业务线,导致移动团队对所有业务逻辑都要深入了解。相信你也知道,这是很难做到的。

第三个问题:团队并行开发困难

由于移动团队和业务团队是通过物理 Jar 包进行集成的,移动团队直接受业务团队的代码影响,就导致了团队之间并行开发困难,一次大的 App 升级经常需要 2~3 个月的时间。

而当时的 1 号店,需要能尽快地推出 App 端,我们所有的做法都是围绕这个目的来的,包括把前端团队外包出去,后端采用单体架构,移动端功能从 PC 端直接移植过来。所以,从当时的情况来说,这种简单的服务端架构和团队合作模式是非常合适的。

而过了一段时间,当移动端的功能已经初步具备,我们就需要针对移动自身的特点去组织功能,并能够快速上线这些新功能。那么,这种单体架构加物理 Jar 包耦合的方式,就成为 App 进一步发展的瓶颈。接下来,我们就看下系统是如何通过架构升级,来解决这个问题的。

V2.0 架构

到了 2013 年,1 号店 App 服务端架构升级到了 V2.0。在这个时候,1 号店自己接手了 App 前端的开发工作,同时,服务端接口也由各个业务线团队直接负责,这样,App 前端直接对接多个后端应用提供的 HTTP 接口。

整体架构如下图所示:

对于各个业务团队来说,他们现在走向了前台,每个团队负责各个业务线的 App 接口。他们一般采取这样的做法,一方面,他们以 Web 应用的方式,为 PC 端浏览器提供访问;另一方面,针对移动端的访问需求,他们在 Web 应用里面,增加了一些 REST 接口,直接供 App 访问。在这里,移动接口和 Web 应用在同一个工程里开发,作为同一个应用进行部署和运行。

这里你可以看到,这实际上就是一种分布式的系统架构,每块业务由不同的团队负责,可以很好地支持团队之间的并行开发;同时,移动接口和 PC 端共享底层业务逻辑,有助于快速把 PC 端的功能完整地复制到 App 端。

这样,通过 V2.0 架构的升级,业务线团队的生产力就被完全释放了,App 的功能也就快速丰富起来了。

但这种方式也带来了一系列的问题,我们具体说下。

首先是移动端和 PC 端互相干扰的问题。

你可以看到,在同一个业务线内部,移动接口和 Web 应用,物理上是绑定在一起的。很多时候,PC 端的代码修改会影响到移动接口,而 Web 应用的发布,也会导致移动接口被动地被发布,如果 PC 端出现功能问题,也会影响到移动接口的可用性。反过来也是一样的,移动接口的需求变化,会影响到 PC 端的功能。

我们知道,当移动端发展到了一定程度,它需要和 PC 端有不同的功能和用户体验,但这种紧耦合的方式,导致了相互之间产生很多不必要的干扰,对系统的功能和稳定性都带来了负面影响。

其次是重复开发的问题。

移动接口除了要给 App 端提供业务数据,还需要考虑一系列系统级的功能,比如说,安全验证、日志记录、性能监控等等,每个移动接口都需要这些通用功能。

那现在,由于 App 前端是和后端直连的,这就意味着,每个后端系统都需要独自去支持这些系统级的功能,导致了各个后端系统重复开发。一旦这些通用需求发生了变化,比如说,我们要对传输数据进行压缩,那么,所有的后端系统都需要同步调整,这样不但工作量很大,而且也给项目管理也带来了很大的挑战。

最后是稳定性的问题。

在这里,基于这种直连方式,只要一个后端系统出问题,就会直接影响到 App 的可用性,使得 App 整体上非常的脆弱。

之所以会出现以上这些问题,它的根本原因在于,我们在 App 端,直接照搬了 PC 端的做法,没有针对移动端自身的特点,去做架构设计。

我们知道,当 App 发展到一个成熟阶段时,无论是业务功能,还是非业务性功能,和 PC 端都是不同的。所以,在架构设计上,我们必须能够支持它们各自不同的特点,根据这个思路,我们的 App 服务端架构也演变到了 V3.0 版本。

V3.0 架构

在 V3.0 版本中,服务端架构包含了两个大的升级。

首先,我们对每个业务线的服务端进行拆分,让 App 接口和 PC 端接口各自在物理上独立,但它们共享核心的业务逻辑。

拆分后的架构如下图所示:

这样拆分的结果是,原来大的服务端变成了 3 个应用,包括一个 App 端接口应用,一个 PC 端 Web 应用,还有一个核心业务逻辑服务,3 个部分都是独立维护和部署的。

除此之外,架构改造还考虑了移动端自身的特点。

一方面,每个移动端接口需要调用对应的后台服务,进行业务逻辑处理,这个是个性化的,每个接口的处理逻辑都不一样;另一方面,每个移动端接口都需要进行系统级的功能处理,比如前面所说的安全验证、接口监控等,这个是共性的,每个接口的处理方式都是一样的。

那么,在架构上,我们就需要把共性的系统级功能进行集中处理,把个性化的业务功能进行分散处理。

最后,我们结合服务端的应用拆分,以及对移动接口本身的改造,落地了服务端 V3.0 架构。

如下图所示:

在这里,App 前端会通过移动网关来访问服务端接口。这里的网关主要就是负责处理通用的系统级功能,包括通信协议适配、安全、监控、日志等等;网关处理完之后,会通过接口路由模块,转发请求到内部的各个业务服务,比如搜索服务、详情页服务、购物车服务等等。

对于 PC 端浏览器来说,它直接访问对应的 Web 应用,如搜索应用、详情页应用等,然后这些应用也是访问同样的内部服务。

这里说明下,当时还没有流行前后端分离,所以 PC 端有对应的 Web 应用,同时负责业务逻辑和 UI 展现。现在,你已经了解了 V3.0 版本的整体架构设计,接下来,我们就深入移动网关,去具体了解下它的内部实现机制。

移动网关的内部实现

在图中,你可以看到,整个移动网关分为三层,自上而下分别是通用层、接口路由层、适配层,接下来我们逐一分析。

通用层

首先是通用层,它负责所有系统级功能的处理,比如通讯协议适配、安全、监控、日志等等,这些功能统一由网关的通用层进行预处理,避免了各个业务线的重复开发。

在具体实现时,每个通用功能的处理逻辑都会封装成一个拦截器,这些拦截器遵循统一的接口定义,并且拦截器都是可配置的。当有外部请求过来,网关会依次调用这些拦截器,完成各个系统级功能的处理。

这个拦截器接口的定义如下:

Object filter(Object input)throws Exception

接口路由层

接下来是接口路由层。移动端请求经过通用层的预处理之后,将会进一步分发给后端的业务适配器进行处理。

我们在配置文件里,对接口请求的 URL 和业务适配器进行映射,接口路由层的分发逻辑就是根据请求中的 URL,在配置文件里找到对应的适配器,然后把请求交给适配器进行后续的处理。

配置文件的具体内容如下所示:

www.website.com/search SearchAdapter
www.website.com/detail DetailAdapter

服务适配层

最后是服务适配层。我们知道,外部接口的请求格式,往往和内部服务接口的格式是不一样的。具体到 1 号店当时的情况,外部接口是 HTTP+JSON 格式,内部服务是 Hessian+ 二进制格式。

适配器首先用来解决内外部接口的适配,除此之外,适配器还可以根据需要,对多个内部服务做业务聚合,这样可以对 App 前端提供粗粒度的接口服务,减少远程网络的调用次数。

这些适配器遵循统一的接口定义:

Object adapter(Object input)throws Exception

这些适配器物理上是 Jar 包的形式,由各个业务线研发团队提供,所有的适配器会集中部署在网关,而网关本身可以支持多实例的部署,通过水平扩展的方式提升服务端的处理能力。

现在,你已经很清楚了 V3.0 架构的实现细节,接下来,我们就深入看下,这次架构升级达到了什么样的实际效果。

架构的实际效果

首先,App 端和 PC 端彻底独立了。在上面的图中,我们可以看到,App 前端和 PC 端浏览器是完全对等的,PC 端浏览器有自己的服务端,App 前端也有自己的服务端,在这里,移动网关就充当 App 服务端的角色。

在这个架构下,两个服务端都可以针对自身的特点,独立开发,独立部署,无论在逻辑层面还是物理层面都实现了彻底解耦。我们知道,一开始,App 是依附于 PC 端,而现在,它终于可以独立地发展了。

其次,通过架构改造,实现了核心业务的复用。 这里,我们把核心的业务逻辑从 Web 应用中剥离出来,变成了共享的服务。在服务设计时,我们不再区分 PC 端还是移动端,而是从业务本身出发,提供一套通用的接口,同时供 PC 端和移动端调用,从而实现了底层业务逻辑的复用。

还有,这个架构强化了系统级功能。 原来通用的系统级功能,由各个团队各自去提供,很多团队要么不提供,要么实现的方式不一样;现在的系统级功能,是由集中式的移动网关统一来提供,我们就可以很方便地强化这些系统级功能。

举个例子,我们可以把通信协议由 HTTP 升级为更安全的 HTTPS,当后端服务有问题时,也可以通过网关进行事先的数据缓存,直接返回给 App 前端。比如说商品的详情数据,就很适合这样的处理。

所以,有了移动网关,整个 App 的可用性、稳定性和安全性都得到了大幅度的提升。

最后,团队分工也更明确了。 在这里,移动团队主要负责移动网关,包括网关本身和各种过滤器的维护,他们可以针对移动端的特点,做各种系统级功能的优化;而业务团队,主要负责各自的业务逻辑,包括适配器和底层服务。移动团队和业务团队通过明确的适配接口进行协作,相互不影响。

我们可以看到,V3.0 在 V2.0 分布式架构的基础上,通过服务化改造,实现了基础业务的复用;同时,通过移动网关落地系统级功能,实现了系统的平台化改造。

总的改造结果就是,解放了业务线,提升了系统的稳定性,使得移动端可以做大做强。

总结

今天,我与你分享了 1 号店 App 服务端架构改造的实际例子。在这个例子中,架构经历了单体架构到分布式架构,再到 SOA 架构的变化过程,并且通过移动网关的方式,一定程度上实现了平台化。在这里,你可以清晰地看到,公司每个阶段的业务,都有它不同的特点,我们选择的架构必须能够适配它,过度设计和设计不足,同样都是有害的。

通过今天的分享,相信你对各种架构的优缺点,以及业务上的适用性有了更进一步的了解。他山之石,可以攻玉。架构的策略和原则是通用的,希望你能够通过实战不断去领会和运用。

好了,今天就到这儿吧,我是飘渺,我们下期见~~

本文由微信公众号JAVA日知录原创,哈喽比特收录。
文章来源:https://mp.weixin.qq.com/s/GHX4Fu_NrjeguuJek_Abkw

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