多維電子渠道建設中微服務架構的應用與實踐

周春 戴波 邢占偉 彭磊 高磊

摘要：國網信息化建設在移動互聯網發展浪潮推動下以及在貫徹執行互聯網+行動計劃中得到了快速的發展。與此同時在多維營銷電子服務渠道信息化建設中存在著各渠道業務重疊、各渠道業務融合不夠、各渠道數據不能共享等問題以及面臨傳統單體架構模式下各渠道業務需求復雜系統業務難以擴展等難題。經過對目前行業內微服務架構發展調研表明基于微服務架構模式的系統能夠很好解決信息化建設中遇到的難題。最終多維電子渠道系統建設采用Docker容器技術作為支撐的微服務架構技術解決方案，極大地提高了系統擴展能力以及運維效率，為國網信息化建設提供了有力的技術支撐。

關鍵詞：電子渠道；Docker；微服務架構；服務注冊；服務發現

中圖分類號：TU443 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2018）05-0054-03

1 引言

近幾年，“互聯網+”計劃的開展和移動互聯網技術得到了蓬勃發展與廣泛的應用。各行各業持續以互聯網+為驅動，充分利用互聯網各大平臺等開展電子渠道建設以此項廣大客戶提供更優質的服務。線上線下營銷渠道相互補充體現了營銷服務的立體高效化，開展電子渠道的建設也呈現了新的業務營銷生態。國網營銷系統以開展互聯網+電力營銷服務應用工作拓展了95598智能互動平臺、國網商城、掌上電力、電e寶，e充電等電子渠道極大地加強了國網公司線上營銷的服務能力。但是，在掌上電力、電e寶等電子渠道建設過程中暴露出了運營手段單一，運營效果不佳等問題，同時存在著各個渠道之間業務需求有重疊，管理邊界存在交叉從而導致了各渠道之間系統業務功能重復建設的現象。針對存在的上述問題，采用近來發展快速的微服務架構[1][2]模式，具體采用Docker容器技術來實施微服務架構將各渠道整體業務拆分成有明確功能的微服務，使得每個服務都運行在獨立的進程中。這樣一來，每個功能模塊都可以獨立開發成一個服務，服務間相互協調，相互配合；對面業務需求重疊的部分形成一個獨立公共基礎服務供各個渠道使用很好的解決了各渠道業務需求重疊不能融合的問題。

2 微服務架構簡介

微服務架構是一種架構模式，其主要思想是將大系統拆分成小系統，以此降低系統復雜性和降低系統升級，運維風險與成本[3]。具體實施起來就是將單體架構的應用程序拆分成小的服務，并保持服務之間相互協作，為用戶提供調用。最主要的是，每個拆分的服務都運行在各自的進程之中，各個服務之間的協作采用諸如RESTful API這樣的輕量級通信機制。在該架構中每一個服務都是圍繞著具體業務進行構建，同時被獨立部署到生產環境中。另外對具體的服務而言，可根據業務需求以及團隊需求進行選擇技術語言進行開發。微服務架構常用的組件主要有：服務注冊、服務發現[4][5]、負載均衡、服務網關、配置中心、API管理、集成框架、分布式事務、調用鏈、支撐平臺等。同時目前各個組件均有各大廠商提供了優秀且性能良好的解決方案。

2.1 微服務架構優勢

討論微服務架構的優勢就免不了被拿來和傳統的單體應用架構模式進行對比。對于規模較大的復雜系統而言微服務架構相對于傳統單體應用架構模式在以下方面具有優勢：

（1）開發效率。對于復雜的項目，采用微服務架構模式在早起設計、溝通等工作量會比較大，但是隨著項目不斷推進，開發效率能夠保持在穩定的水平；而單體應用架構模式則在項目后期會效率大幅下降。

（2）系統設計。在微服務架構模式中，每個業務都對應一個為服務模塊，各個業務之間相互獨立，因此數據和代碼也是在物理上隔離的，這樣實現高內聚低耦合比較容易；而單體架構模式在開發中很容易造成在整個數據層面將系統中各個業務耦合在一起，因此實現高內聚低耦合比較困難。

（3）系統擴展。由于在微服務架構模式中，各個服務之間是相互協作的關系，每個微服務都運行在獨立的進程中，所以很容易根據業務需求進行功能擴展；在單體架構模式中，需要在現有的系統上進行修改，容易與現有業務高度耦合。

（4）系統升級，在為服務架構模式中，各為服務組件可獨立進行升級，各服務之間影響很小，這樣一來能夠極大提高開發效率；而在單體架構中需要對整個系統熟悉后才可以進行修改，還容易導致意外失敗。

（5）硬件需求。基于微服務架構的系統中，系統部署了多少微服務啟動對應運行容器即可，在單體架構系統中需要為整個系統分配資源容易導致冗余。

（6）項目成本。基于微服務架構的系統項目早起與后期項目成本變化比較平緩，而通過上述對比可知單體架構項目早起項目成本比較低，后期則比較大。

上述是微服務架構相對于單體架構在開發中的優勢，但是就像其他技術一樣微服務架構也有不足之處。微服務架構師分布式應用，其在構建、部署、維護時比較困難，難度比較大。

2.2 基于容器技術的微服務架構發展

近幾年隨著容器技術的發展，Docker[6]、Kubernetes[7]等容器技術已經發展成為了容器化和編排的行業標準。由于容器技術采用了內核接口，并且該技術能夠實現不同的容器可以共享相同的內核，以及在容器之間進行隔離，所以采用容器技術可以很大程度上解決微服務架構帶來的問題。

經過幾年的發展，使用Docker容器技術支撐微服務架構的開發與運維已經經過了行業內絕大多數廠商的實踐檢驗與驗證并形成了優秀的技術解決方案。這也表明了沒有Docker的蓬勃發展就沒有微服務架構的落地與開花。

3 微服務架構在電子渠道建設中實踐

3.1 微服務架構實踐

電子渠道的建設完全符合微服務架構使用場景，各個渠道業務復雜，需求多，規模大。因此基于傳統單體架構模式進行開發會造成后期擴展，維護等成本巨大。所以采用基于Docker容器技術[8]作為支撐來搭建基于微服務架構的電子渠道服務系統。目前，整個系統搭建已經成型，并支撐著各個渠道業務功能，同時也體現了其高可擴展性的優勢。基于新的需求，目前已經在為服務架構系統中擴展了統一日志管理模塊，以及應用感知監控模塊。可以簡要的將電子渠道建設中基于微服務架構的系統架構用圖1來展現出來。

在圖1中最上層是應用層，各電子渠道業務功能可有不同團隊采用不同技術進行開發并部署在應用層即可。接入層涉及到負載均衡的穩定性、高可用等；服務層主要提供服務注冊、服務間通信、以及服務上線的灰度發布；最后兩層主要是提供更基礎設施功能支持，涉及容器集群正常的運轉以及鏡像的管理等，同時通過容器編排、自動修復、應用監控等高級服務提高自動化運維能力。這樣做可以屏蔽底層基礎架構從而讓各個團隊專注于業務應用開發。上面微服務架構下中眾多組件主要采用目前行業內開源的成熟的技術解決方案來執行，大量成熟高可用的第三方技術解決方案極大減輕了開發微服務架構系統的難度，為電子渠道建設提供了穩定的技術支撐。

3.2 微服務架構實踐中關鍵問題

在搭建微服務架構中，如何實現服務注冊，服務發現、負載均衡、服務網關是整個系統建設中的關鍵問題。以下內容為在實踐中所采用的解決方案。

（1）服務注冊、服務發現。微服務架構是一種多個微服務構成的分布式網狀結構，服務間通信采用輕量級機制進行通信，服務間通信流程包括需要服務提供方將服務地址注冊到服務注冊中心，服務調用方從注冊中心找到需要調用的服務地址。這個流程中涉及服務注冊與服務發現。在搭建電子渠道微服務架構系統中采用了Netflix的微服務方案采用Eureka做服務注冊中心，Ribbon做服務發現以及負載均衡。

（2）負載均衡。微服務間協調對網絡要求比較高，并且微服務物理位置是動態的，為此在搭建系統時采用了成熟的解決方案來支持負載均衡。部署服務時，各個微服務的物理位置可能是變化的，為此在創建微服務時會相應為服務創建負載均衡器和域名。

（3）服務網關。在電子渠道微服務架構系統搭建中，由于各個渠道業務繁多，因此系統會包含很多微服務。同時系統需要這些微服務的API供系統前端模塊以及APP來調用，因此需要通過服務網關來提供統一的接口調用微服務的API以及API鑒權，這里采用的Spring Cloud的Zuul技術方案來實現服務網關功能。

（4）統一日志系統。由于個電子渠道業務較多，因此為了在部署的服務進程增加能夠很好的解決日志文件管理的問題，搭建了基于ELK技術架構的統一日志管理系統。極大地提高了微服務架構下日志管理與查詢分析效率。

（5）用戶感知監控系統。在整個系統建設中為優化為服務架構系統結構以及排查問題，搭建了應用監控系統，主要通過統一日志系統中日志分析建立整個微服務系統整體的服務監控模塊，對于每個服務的響應時間、錯誤率等都有良好實時監控，提高了系統運維效率。同時面對業務擴展需要，在應用監控模塊中擴展了用戶感知監控模塊。在該模塊下，可根據業務需要對于不同用戶感知指標將不同團隊開發的服務部署到相應獨立進程中即可，為服務架構下系統業務擴展能力得到了集中體現。

4 結語

容器技術的迅猛發展，使得微服務與容器結合成為一種新的架構設計理念。本文主要介紹了在多維電子渠道建設中面對各個渠道復雜的業務需求以及存在的問題搭建了采用容器技術作為支撐的微服務架構系統的過程。整個過程表明了容器技術能夠使微服務架構極大地簡化，服務易于開發，系統易于維護，業務擴展能力能夠得到保證。同時為后續的電子渠道建設提供了有力的技術支撐。

參考文獻

[1]蔣勇.基于微服務架構的基礎設施設計[J].軟件，2016，37（05）：93-97.

[2]郭棟，王偉，曾國蓀.一種基于微服務架構的新型云件PaaS平臺[J].信息網絡安全，2015，（11）：15-20.

[3]王磊.微服務架構與實踐[M].電子工業出版社，2015.

[4]簡瑋俠.高可用服務發現架構的設計和實現[J].信息與電腦：理論版，2015，（22）：75-76.

[5]張晶，黃小鋒.一種基于微服務的應用框架[J].計算機系統應用，2016，25（9）：265-270.

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[7]Vohra D. Kubernetes microservices with Docker[J].2016.

[8]劉思堯，李強，李斌.基于Docker技術的容器隔離性研究[J].軟件，2015，36（4）：110-113.