3/N層架構(gòu)、“框架＋插件”架構(gòu)、地域分布式架構(gòu)

作者：佚名 2018-04-19 10:46:39

服務(wù)器

分布式 凡是個(gè)程序員都能侃侃而談3/N層架構(gòu)，這確實(shí)是解決系統(tǒng)復(fù)雜性的一種主流模式，但是，只要采用了3/N層架構(gòu)是不是就一定能解決系統(tǒng)的復(fù)雜性了？不一定，關(guān)鍵在于你在你的系統(tǒng)中如何實(shí)作你的3/N層結(jié)構(gòu)。

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 常用的軟件架構(gòu)模型可以歸類為三種架構(gòu)模型：3/N層架構(gòu)、“框架＋插件”架構(gòu)、地域分布式架構(gòu)。

一．三種架構(gòu)模型

1．3/N層架構(gòu)

這是經(jīng)典的多層架構(gòu)模型，對(duì)于稍微復(fù)雜一點(diǎn)或特別復(fù)雜的系統(tǒng)，不使用分層架構(gòu)是很難想象的。下圖是經(jīng)典的3層架構(gòu)：

如今，凡是個(gè)程序員都能侃侃而談3/N層架構(gòu)，這確實(shí)是解決系統(tǒng)復(fù)雜性的一種主流模式，但是，只要采用了3/N層架構(gòu)是不是就一定能解決系統(tǒng)的復(fù)雜性了？不一定，關(guān)鍵在于你在你的系統(tǒng)中如何實(shí)作你的3/N層結(jié)構(gòu)。

在采用了3/N層架構(gòu)后，我們還是要解決以下非常重要的問題：系統(tǒng)的可擴(kuò)展性（能從容地應(yīng)對(duì)變化）、系統(tǒng)的可維護(hù)性（因?yàn)橄到y(tǒng)并不是使用一次就被拋 棄）、方便部署（在需求變化時(shí)，方便部署新的業(yè)務(wù)功能）、還有等等其它系統(tǒng)質(zhì)量屬性。然而系統(tǒng)的可擴(kuò)展性和可維護(hù)性是大多數(shù)軟件系統(tǒng)必須解決的重中之重， 這是由于當(dāng)前需求復(fù)雜多變的軟件環(huán)境決定的。就像實(shí)現(xiàn)功能需求是最基本的，采用3/N層架構(gòu)也只是萬(wàn)里長(zhǎng)征的第一步。

我采用“框架＋插件”架構(gòu)來(lái)解決與系統(tǒng)的可擴(kuò)展性、可維護(hù)性和部署相關(guān)的難題。

2. “框架＋插件”架構(gòu)

經(jīng)典的3/N層架構(gòu)是對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行“縱向”分層，而“框架＋插件”架構(gòu)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行“橫向”分解。3/N層架構(gòu)和“框架＋插件”架構(gòu)處于一個(gè)平等的位置，它們沒有任何依賴關(guān)系。

但是我經(jīng)常將它們結(jié)合在一起使用，我們的系統(tǒng)在經(jīng)過3/N層架構(gòu)的縱向分層和“框架＋插件”架構(gòu)的橫向分層后，可以被看作一個(gè)“網(wǎng)格”結(jié)構(gòu)，其中的 某些網(wǎng)格可以看作是“擴(kuò)展點(diǎn)”，我們可以在這些擴(kuò)展點(diǎn)處掛接“插件”。也就是說(shuō)我們可以在3/N層架構(gòu)的每一層都掛接適當(dāng)?shù)牟寮?lái)完成該層的一些功能。 如：

插件最主要的特點(diǎn)是可以實(shí)現(xiàn)“熱插拔”，也就是說(shuō)可以在不停止服務(wù)的情況下，動(dòng)態(tài)加載/移除/更新插件。所以，采用插件技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)以下功能：

（1）在UI層，我們可以在運(yùn)行時(shí)，替換掉某些用戶界面、或加載與新的業(yè)務(wù)相關(guān)的用戶界面。在業(yè)務(wù)邏輯層，我們可以在運(yùn)行時(shí)加載、替換或者刪除某項(xiàng)業(yè)務(wù)服務(wù)。在數(shù)據(jù)訪問層，通過使用插件技術(shù)我們可以動(dòng)態(tài)地添加對(duì)新的數(shù)據(jù)庫(kù)類型（如MySQL）的支持。

插件的“熱插拔”功能使得我們的系統(tǒng)有非常好的可擴(kuò)展性。

（2）如果我們需要升級(jí)系統(tǒng)，很多情況下，只要升級(jí)我們的插件（比如業(yè)務(wù)插件）就可以了，我們可以做到在服務(wù)運(yùn)行的時(shí)候進(jìn)行插件的自動(dòng)升級(jí)。

（3）要想將系統(tǒng)做成“框架＋插件”的結(jié)構(gòu)，要求我們需要在系統(tǒng)的各層進(jìn)行“松耦合”設(shè)計(jì)，只有松耦合的組件才可以被做成“插件”。

在3/N層架構(gòu)中融合“框架＋插件”架構(gòu)，最難的是對(duì)業(yè)務(wù)邏輯層的松耦合處理，這需要我們細(xì)致分析業(yè)務(wù)需求之間的關(guān)聯(lián)，將耦合度緊密的業(yè)務(wù)封裝在一個(gè)組件中，如此得到的相互獨(dú)立的業(yè)務(wù)組件便可以有機(jī)會(huì)成為插件。這個(gè)過程可能需要不斷的重構(gòu)、設(shè)計(jì)的重構(gòu)。

我們知道，相比于那些緊密耦合的組件，松耦合的組件更加清晰明確、更加容易維護(hù)。另外，在該架構(gòu)模型中引入了AOP框架進(jìn)行Aspect焦點(diǎn)的集中 編程（比如處理日志記錄、權(quán)限管理等方面），使得Aspect代碼不會(huì)摻雜在正常的業(yè)務(wù)邏輯代碼中，使得代碼的的清晰性、可維護(hù)性進(jìn)一步增強(qiáng)。

從上述介紹可以看出，采用3/N層架構(gòu)和“框架＋插件”架構(gòu)相結(jié)合，我們可以增強(qiáng)系統(tǒng)的可擴(kuò)展性、可維護(hù)性和簡(jiǎn)單部署升級(jí)的能力。

3. 地域分布式架構(gòu)

我無(wú)意中發(fā)明了“地域分布式架構(gòu)”這個(gè)詞，呵呵，不知道意思是否表達(dá)得準(zhǔn)確。地域分布式架構(gòu)主要針對(duì)類似LBS（基于位置的服務(wù)）的需要進(jìn)行地域分布的應(yīng)用。 地域分布式架構(gòu)基于上述的3/N層架構(gòu)和“框架＋插件”架構(gòu)，它們的關(guān)系如下：

現(xiàn)在我對(duì)地域分布式架構(gòu)作個(gè)簡(jiǎn)單的介紹。假設(shè)我們需要為全國(guó)的各個(gè)大城市提供我們的業(yè)務(wù)功能服務(wù)，假設(shè)每個(gè)城市的客戶量很大，而且每個(gè)城市訪問的數(shù) 據(jù)可能是不一樣的（如每個(gè)城市的地圖數(shù)據(jù)）、訪問的功能也不盡相同（如有的城市提供天氣查詢服務(wù)，而另一些城市不提供）?？蛻舫烁覀兊南到y(tǒng)請(qǐng)求服務(wù)之 外，可能還想通過我們的系統(tǒng)與他的好朋友進(jìn)行即時(shí)通信，而它們好朋友可能與他在同一個(gè)城市，也可能位于另外一個(gè)城市。

好了，我們看地域分布式架構(gòu)是如何解決類似上述的需求的。

首先，地域分布式架構(gòu)將用戶管理和業(yè)務(wù)功能服務(wù)分開，分別由應(yīng)用服務(wù)器（AS）和功能服務(wù)器（FS）負(fù)責(zé)，然后將它們部署到不同的節(jié)點(diǎn)上。AS和FS都采用了3/N層架構(gòu)和“框架＋插件”架構(gòu)相結(jié)合的架構(gòu)，比如，F(xiàn)S通過功能插件提供功能服務(wù)。

比如，對(duì)于武漢這個(gè)地域，我們部署了一臺(tái)AS和一臺(tái)FS，客戶端通過連接到AS進(jìn)行服務(wù)請(qǐng)求。假設(shè)有一天，我們?cè)谖錆h的客戶急劇增加，這是壓力最大的是FS，因?yàn)樗械臉I(yè)務(wù)計(jì)算都是在FS上完成的。

這時(shí)，地域分布式架構(gòu)將允許我們?cè)诓煌Ｖ谷魏畏?wù)的情況下，動(dòng)態(tài)的添加FS服務(wù)器，新添加的FS服務(wù)器會(huì)自動(dòng)注冊(cè)到AS。

AS可以監(jiān)控每個(gè)FS的負(fù)載（如CPU消耗、內(nèi)存消耗），再有客戶端請(qǐng)求到來(lái)時(shí)，AS會(huì)將請(qǐng)求交給負(fù)載最低的FS處理，這就實(shí)現(xiàn)了FS的負(fù)載均衡。

如果Client A需要與Client B進(jìn)行即時(shí)通信，那么這些通信消息將通過AS中轉(zhuǎn)。

上面看到的是我們的系統(tǒng)在武漢的部署，而在其他城市部署情況也一樣。

在這種情況下，AS和AS之間是相互獨(dú)立的，但是經(jīng)常會(huì)發(fā)生AS之間需要相互通信的情況，比如：Client A需要與Client E進(jìn)行即時(shí)通信，或者Client A需要請(qǐng)求上海地區(qū)獨(dú)有的服務(wù)，等等。

地域分布式架構(gòu)使用跨區(qū)域的應(yīng)用服務(wù)器（IRAS）來(lái)解決AS之間的通信問題。所有AS在啟動(dòng)的時(shí)候，將自動(dòng)向IRAS注冊(cè)。

如果，我們想在長(zhǎng)沙市也提供我們的服務(wù)，那么我們只需要在長(zhǎng)沙部署我們的AS和FS，這樣就可以融入到上圖表示的整個(gè)地域分布式架構(gòu)中。

關(guān)于地域分布式架構(gòu)，就簡(jiǎn)單的介紹這么多，更多的內(nèi)容，讀者可以自己去分析挖掘。

二．對(duì)架構(gòu)模型的支持

如果沒有自己的一套工具對(duì)上述的架構(gòu)模型作支持，那么你可能會(huì)認(rèn)為我是在這里胡扯、夸夸其談。在這幾年的開發(fā)中，我積累了幾套框架和類庫(kù)用于對(duì)上述架構(gòu)模型提供支持。

（1）DataRabbit 提供了基于關(guān)系和基于ORM（輕量）的數(shù)據(jù)訪問，通過插件的方式來(lái)支持新的數(shù)據(jù)庫(kù)類型。

（2）ESFramework 解決了分布式系統(tǒng)（如上述的地域分布式架構(gòu)）之間的底層通信（直接基于TCP和UDP）。

（3）AddinsFramework 為“框架＋插件”架構(gòu)模型提供支持。

（4）ESAspect 通過Proxy方式實(shí)現(xiàn)的AOP框架，對(duì)方面編程提供支持。

（5）EsfDRArchitecture 為地域分布式架構(gòu)模型提供支持。比如支持，F(xiàn)S的動(dòng)態(tài)添加/移除；FS的負(fù)載均衡；AS與FS、AS與IRAS之間的通信；跨區(qū)域的服務(wù)請(qǐng)求等等。

感覺以上的架構(gòu)設(shè)計(jì)主要偏向于J2EE方面的系統(tǒng)設(shè)計(jì)，如果是其他的如通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，可能就得另當(dāng)別論。

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