【大咖连载】SockShop系统服务划分与设计

我们已经熟悉了ServiceComb以及ServiceStage。从本章开始，我们将基于Weaveworks开源的SockShop，虚构一个SockWorks公司服务化的案例。同时，在这个过程中，使用ServiceComb进行微服务的开发，并基于ServiceStage完成服务的部署和维护。

本章将聚焦SockShop系统的需求分析以及主要的设计。同时，也完成持续集成、预生产环境、生产环境的搭建。

9.1 系统综述

SockWorks是一家专业从事袜子设计、生产与销售的传统公司，每年会有1000余款时尚经典花型的袜子不断更新并上市，产品远销海内外。公司在线下的袜子销售业务发展稳定，但是随着网上购物的普及和消费观念的转变，以及来自于竞争对手的压力，SockWorks在线下的销售逐渐趋于饱和。公司的CEO决定利用现有的线上系统，快速推出新特性，吸引更多客户，并增加用户黏度，拓展业务。

然而在和CTO沟通后，CEO发现存在一些问题：

• SockWorks公司的在线袜子商店系统SockShop是基于SpringMVC开发的单体应用，代码库庞大，变更困难。
• SockWorks公司的软件开发的过程还是瀑布式，交付周期超过30天。
• SockWorks公司的IT组织结构属于矩阵型，开发、测试、运维分属不同的部门，沟通成本高。
• SockWorks公司的IT部门自建了相关的基础设施，但是运维自动化水平不高，运维人员大多数的时间都花费在解决生产环境问题上。

这些问题导致现有的SockShop系统无法满足CEO的期望。SockWorks的CTO认为，要实现CEO的想法，可能需要对系统架构进行改造。但是他们不确定以下几个问题：

• 当前的SockShop系统是否适应于微服务架构。
• 如果适用，是选择对原有系统解耦还是重新实现。
• 如果SockWorks的IT组织所处的阶段需要做哪些事情可以助力推行微服务。

于是，SockWorks公司基于第二部分提到的适应性评估以及微服务参考模型，利用微服务在线评估系统（http://tinyurl.com/cse-evaluator）快速进行了适应性评估和微服务成熟度评估，发现虽然SockShop系统适于微服务架构，但是SockWorks公司的IT组织在全功能团队、部署管理、运维管理、测试管理等维度都处于较早阶段。随后ServiceStage的顾问深入SockWorks公司，通过和团队中不同角色，架构师、开发人员、测试人员、产品经理的沟通，梳理清楚了产品的价值流映射图。SockWorks原有产品的价值流映射图，如图9-1所示。

图9-1 SockWorks原有产品的价值流映射图

从价值流图中发现产品在开发、测试、部署阶段存在的问题。

• 开发：从需求规划到开发完成周期为13天。造成这一问题的原因是应用代码量庞大，模块间耦合大，需求的分解粒度比较粗，每个Story的工作量有800行以上的代码。同时，受开发流程制约，需要统一Story的开发计划。
• 测试：测试周期为8天。矩阵型组织结构导致开发团队和测试团队分离，反馈周期长。自动化测试覆盖率不足10%，只有少量单元测试、组件测试，无集成化测试，端到端测试以手工为主。
• 部署：部署周期长达13.5天。原因包括开发人员和运维人员分属不同团队，版本发布整体规划、部署的区域较多，过程为手动。

并从中发现导致产品发布周期长的主要原因如下：

• 产品主体为单体应用、代码庞大、服务耦合性要求严重、技术落后、拆分成本太高、变更困难。
• 交付过程缺乏自动化测试、部署，没有建立交付流水线，效率低。

根据当前所处的状况，基于微服务实施参考模型，顾问为SockWorks制定了两个阶段的演进计划。

第一阶段主要包括：

• 应用微服务架构，通过领域驱动设计的方式，重新设计整个SockShop系统。
• 采用 ServiceComb 微服务开发框架实现第一个SockShop系统的微服务。
• 在实现第一个微服务时，尝试自动化测试、持续交付部署等，提升团队在这些维度的能力。
• 将微服务部署在 ServiceStage 集群中，实现自动化的部署。

第二阶段主要包括：

• 复制第一个阶段的实践，采用相同方式实现SockShop系统剩余的微服务。
• 在ServiceStage集群上实现对整个SockShop系统的编排。
• 利用ServiceStage的服务治理、监控、运维能力对SockShop系统进行高效运维。

在本章中，笔者将基于这两个阶段的计划，分别实现SockShop系统的不同服务，并利用ServiceStage的运维能力实现自动化运维。主要内容包括：

• 以持续交付的方式，使用Java Chassis实现SockShop系统的第一个服务。
• 使用Go Chassis、Nodejs实现其他服务，并通过Mesher来接入Nodejs应用。编排部署和运维SockShop系统。

接下来让我们看看如何实现全新的SockShop系统。

本书为了方便起见，在实战篇中使用了ServiceComb作为微服务开发框架，华为云的ServiceStage作为持续集成、部署、运行的平台。实际上，微服务的实现也可以使用其他框架（如SpringBoot、Spring Cloud、Finagle、Nodejs、Golang等），持续集成也不局限于任何工具（Jenkins 2.0、Travisci、ConcourseCI、Buildkite等），读者可以基于具体的需求进行修改。

SockWorks公司是笔者虚构的，是为了展示利用参考模型进行微服务演进的过程。SockShop系统的实现是在weaveworks已有的SockShop Demo的基础上进行改造的。

9.2 需求理解与分析

9.2.1 总体需求

SockWorks的产品经理认为SockShop系统需支持用户完成注册、登录，并支持商品的信息进行浏览、加入商品到购物车，以及结算、支付和订单查询的等功能。具体功能如下表所示。

除了表中所列的基本功能之外，在系统首个版本上线后，根据线上销售业务的情况，公司会进一步考虑推出购物卡、丰富会员机制，并实现商铺加盟、在线交流等高级功能。

9.2.2 其他非功能性需求

在与产品经理进一步的沟通中了解到，由于袜子是快消品，普遍以薄利多销为主，这意味着订单数量巨大，用户访问量较高，尤其是在活动促销期，线上袜子商店需要应对比平时高出许多倍的流量，产品经理希望SockShop也能够应对这种突发情况。因此，为了能够给用户流畅的购物体验，系统的核心功能应该能够快速伸缩，避免资源不足和浪费。在公司业务发展、用户急剧增长的过程当中，需要通过可靠性措施来避免出现系统不堪重压而崩溃等问题。

同时，对于SockShop这种传统企业来说，希望能够降低运维成本，因此在系统上线之后，出现故障时需要能够让运维人员快速定位故障问题，解决故障，减少人力成本、减少系统故障带来的商业损失。同时在当系统发布新功能时也不能引起业务中断。为了能够让SockShop系统尽快上线提供销售服务，以应对来自竞争对手的压力，又能够满足将来公司的扩张诉求，从而减轻公司库存压力和运营成本，需要开发团队能够快速开发出核心功能交付上线运行。

以上便是SockShop系统的功能和非功能性需求，公司希望技术团队能够聚焦业务，降低开发成本，使系统快速上线，并能利用自动化的监控运维机制，应对瞬息万变的销售市场。

9.3 服务划分与设计

SockWorks公司不仅希望新的SockShop系统能够快速稳定上线新特性，同时也希望在活动促销期间系统流量增加时系统能够伸缩，在系统不堪重负时核心功能依然能够提供服务。在第1章“微服务架构综述”中，笔者提出了创新软件的四个“S”，即Speed、Safety、Scale、Sharing，这也正是SockShop系统所需要具备的。

通过微服务的适用性评估，团队一致认为该业务可以采取微服务架构实现。同时，IT团队希望能发挥微服务架构的优势，采用异构技术来实现不同的服务，提高团队成员的技术储备与开发效率。

另外，有效拆分业务逻辑是微服务化架构设计的一个重点。SockWorks的IT团队在设计新的SockShop系统时，采用了领域驱动设计的方式，对SockShop系统进行业务梳理以及划分。

9.3.1 建立统一语言

建立统一语言是领域驱动设计的核心，它一方面帮助技术人员快速理解业务，另一方面保证设计的持续演进。在SockShop系统中，架构师、软件开发人员首先与领域专家沟通，了解到系统需要提供以下核心功能：用户注册、登录、浏览商品信息、购物车、下单、支付以及历史订单查询功能，通过对这些需求的梳理，提取出核心业务名词，作为该系统的统一语言，如图9-2所示。

图9-2 SockShop系统的统一语言

在后续的实现过程中，领域专家与开发人员、开发人员内部之间，将使用上述术语进行讨论，比如在SockShop系统中，提到“商品”就代表袜子。在开发人员的代码实现中，也会使用上述术语实现业务逻辑。

9.3.2 业务流程梳理

通过领域专家与开发人员的沟通，团队在理解了业务的基础上，梳理出了用户的购物流程，如图9-3所示。

首先用户在完成注册或登录后，可以进行历史订单查看或者浏览商品，如果对某商品感兴趣，可以查看商品的详细情况。将商品加入购物车后，用户可以继续浏览商品，也可以进入到购物车内查看并下单。在下单过程中，分别需要填写收货地址信息和支付信息，在确认订单后选择提交订单。当物流到达后，用户确认收货。

图9-3 用户购物流程

9.3.3 采用事件风暴进行领域建模

在梳理出业务流程后，SockWorks的IT团队采用事件风暴进行领域建模。事件风暴（Event Storming）是由Alberto Brandolini提出的一项团队活动，旨在通过领域事件识别出聚合根，进而识别出限界的上下文，指导团队进行服务划分。关于事件风暴的更多内容，请读者参考《Introducing Event Storming》。

首先，团队根据业务流程识别出领域事件，并按照时间序列进行组织，其结果如图9-4所示。领域事件是领域驱动设计中的一个概念，以数据的形式来记录业务事件，用于捕获所建模的领域中所发生过的事情，通常用“已发生”时态来表达。

图9-4 领域事件

接下来团队对产生事件的命令进行建模，输出的命令如图9-5所示。命令是触发领域事件的源头，它可以是用户通过界面进行的操作，可以由外部系统触发，也可以是定时任务。

图9-5 命令模型

最后，团队基于命令与领域事件，识别聚合。聚合是领域驱动设计中的概念，它由一组相关的领域对象构成，目的是确保业务规则在领域对象的各个生命周期中都得以执行。聚合接收命令并产生领域事件，处于聚合内的对象，只能通过聚合根对其修改。

系统地梳理出用户、商品、购物车、物流、订单各个聚合，由于这几个聚合较为独立，可以分别形成用户子域、商品子域、购物车子域、物流子域以及订单子域，至此，系统的限界上下文整理完毕。识别聚合的结果，如图9-6所示。

图9-6 识别聚合的结果

9.3.4 服务划分

根据上面梳理出的限界上下文，将系统拆分为用户服务、商品服务、购物车服务、物流服务以及订单服务。

图9-6中的领域模型没有涵盖支付功能，针对这种情况，一种方式是将支付功能放在订单服务内部；另一种方式是将其作为独立的服务。

如果在业务梳理的过程中抽象出交易模型（Transaction），用于记录每次支付或退款过程，便可划分独立的交易服务或支付服务。此处由于简化了购物的处理流程，因此没有抽象出独立的支付服务。

对于物流相关逻辑，也可以抽象出独立的物流服务，对接第三方物流公司的接口，并与实际的物流解耦。对于上述的各个服务，需要一个用户界面服务将整个流程贯穿起来，负责用户的接入。通过定义用户界面服务，既可以用来接入用户请求，又可以起到聚合的作用。

此外，在用户界面服务后面需要一个认证授权服务，用来验证对后台服务的请求是否合法，即用户是否是已登录的合法用户。由于后台服务都是无状态的，用户的登录信息包含在请求所携带的Token中，因此认证授权功能主要通过对Token的校验来完成，认证授权服务将主要负责用户登录注册后Token的生成与校验。如果把用户界面服务本身看作一个网关，那么认证授权功能也可以位于用户界面服务中。

本书中主要为了演示基于ServiceComb的业务功实现，因此并未考虑复杂的认证授权功能。最终，SockShop系统将包含以下服务：

• 用户界面服务（Frontend Service）
• 用户服务（Users Service）
• 购物车服务（Carts Service）
• 订单服务（Orders Service）
• 商品列表服务（Catalogue Service）
• 支付服务（Payment Service）
• 物流服务（Shipping Service）