ZKmall开源商城微服务架构实战:Java 商城系统的模块化拆分与通信之道

在电商业务高速增长的今天,传统单体商城系统越来越力不从心 ------ 代码堆成一团、改一点牵一片、想加功能得大动干戈,根本扛不住高并发、多场景的业务需求。微服务架构却能破这个局:把系统拆成一个个能独立部署的小服务,每个服务专心管一块业务,开发、测试、上线各干各的,灵活得很。

ZKmall 开源商城就基于 Java 技术栈搭了套完善的微服务体系,靠着合理的模块拆分和高效的服务通信,实现了系统高可用、易扩展还能快速迭代。今天就来好好说说 ZKmall 是怎么拆分模块、怎么让服务之间顺畅通信的,给 Java 商城系统的微服务改造当个参考。

一、为啥微服务成了电商系统的香饽饽?

电商业务越做越大,商品多了、用户多了、营销花样也多了,传统单体架构的毛病就全暴露出来了。微服务架构靠着 "化整为零" 的思路,把复杂系统拆成一堆小服务,每个服务各管一摊,给电商系统规模化发展铺好了路。

业务拆解开,迭代才叫快。传统单体商城里,商品、订单、支付的代码搅在一起,改个商品搜索功能,说不定订单流程就出 bug,真是牵一发而动全身。微服务把不同业务拆成独立服务,服务间靠标准化接口说话,边界清清楚楚。开发团队各管一块,商品团队优化搜索时,订单团队该升级下单流程升级,互不耽误。有家综合电商换了微服务架构后,新功能上线从 2 周缩到 3 天,开发效率提了 70%,业务线之间吵架都少了 90%。

想扩就扩,不用瞎浪费资源。电商流量波动大,平时订单不多,大促一来订单量能翻好几倍。单体架构得按峰值配服务器,平时就空着浪费。微服务就灵活多了,哪个服务压力大就单独扩哪个。大促时订单服务扩到 10 个服务器实例,商品服务 3 个就够;平时再缩回去,省不少钱。有家服饰电商 618 大促,就靠这招,订单服务单独扩容,稳稳扛住 3 倍流量,服务器成本降了 30%。

一个服务挂了,其他还能跑。单体系统最怕一个模块出问题,整个系统都瘫了。微服务里服务都是独立的,支付服务出点小问题,订单服务还能先记着订单,等支付好了再处理;商品服务某个实例崩了,其他实例接着干活,用户根本感觉不到。有家生鲜平台用了微服务,单个服务出故障时,影响范围缩到 5% 以内,系统全年能用的时间从 99.5% 提到 99.95%,因为故障丢的订单少了 80%。

技术栈能灵活选,不用一棵树上吊死。不同业务对技术要求不一样,商品搜索要快,订单处理要准,支付安全最重要。微服务里每个服务能选最合适的技术:ZKmall 的搜索服务用 Elasticsearch,查得快;订单服务用 MySQL,保证数据准;用户服务加个 Redis,登录快。开发团队不用被一种技术捆死,想试试新技术也容易,试错成本低。

二、模块咋拆分?按业务边界来,不瞎拆

模块拆分是微服务的核心,拆得好,服务边界清,改起来方便;拆不好,还不如单体架构。ZKmall 照着领域驱动设计(DDD)的思路,按业务领域划边界,每个服务专心管自己的事,内聚性高,相互不添乱,为后面服务通信和维护打下好基础。

核心业务拆成六大块,各管一摊。ZKmall 把电商核心业务拆成六个核心服务,每个服务专注一块业务,从开发到存储都独立:

  • 商品服务:管商品从生到死的全流程,商品叫啥、卖多少钱、有啥规格、库存多少,从上架到下架都归它管。
  • 订单服务:处理下单、订单状态变来变去、订单拆成几个包裹、对接物流这些事,保证订单数据没错。
  • 用户服务:管用户注册、登录、改信息、会员等级、积分这些,是所有业务的基础。
  • 支付服务:对接微信、支付宝、银联这些,处理付钱、退款、查账单,保证钱的事不出错。
  • 营销服务:搞各种促销,发优惠券、满减、秒杀、拼团、分销,怎么能让用户多买东西就怎么来。
  • 搜索服务:让用户能搜到商品,还能筛选、排序,查得快、准,帮用户快点买到东西。

还得有帮衬的服务,核心服务才能跑起来。光有核心业务服务不够,还得有帮忙的服务搭架子:

  • 网关服务:系统的大门,所有外面来的请求都从这进,负责把请求送到对应服务,还能挡挡坏人、控制流量。
  • 注册中心服务:记着所有服务在哪,服务一启动就来登记,其他服务要找它就来这查地址。
  • 配置中心服务:所有服务的配置都放这,数据库密码、缓存参数啥的,改配置不用重启服务。
  • 消息服务:靠消息队列让服务间异步通信,一个服务干完活发个消息,其他服务收到再接着干,不用等着。
  • 日志服务:收集所有服务的日志,出问题了能查到哪错了。
  • 监控服务:盯着各服务的状态,响应快不快、错得多不多,不对劲就报警。

服务边界划清楚,别你中有我我中有你。ZKmall 拆服务时守着 "高内聚、低耦合" 的规矩:

  • 每个服务只管好自己领域的事,商品服务就管商品,别去碰订单的数据。
  • 服务间靠接口说话,接口定好了,里面咋改不影响外面。
  • 别共享数据库,各用各的库,不然一个服务改表结构,其他服务全完蛋。
  • 业务流程要跨服务时,靠发事件协调,别直接调用一堆接口。

服务大小不是一成不变的,能大能小。刚开始业务简单,用户服务和会员服务可以放一起;后来会员等级、积分规则越来越复杂,就单独拆出个会员服务。商品服务一开始管库存,后来库存要搞预售、分仓,就拆出个库存服务专门管。拆的时候慢慢来,先在原来的服务里留好接口,新服务跑顺了再把流量切过去,业务不受影响

三、服务间咋通信?该实时实时,该异步异步

服务拆成一个个的,肯定要相互通信。ZKmall 根据不同业务场景,该实时就实时,该异步就异步,两种方式配合着来,既保证用户操作有反应,又能让系统处理更多请求。

实时通信用 REST API,说句话马上等回应。有些场景得马上有结果,比如下单时得查商品还有没有库存、用户能不能买。ZKmall 就用 REST API,服务间发 HTTP 请求,等着对方回应。订单服务创建订单时,调用商品服务的接口查商品信息,调用库存服务的接口锁库存,调用用户服务的接口看看用户状态。接口都按标准来,用 JSON 传数据,格式统一,包含状态码、消息、数据三部分,好调试。为了防止重复调用出问题,接口都设计成幂等的,比如下单接口用订单号当标识,调多少次都只创建一个订单。有家服饰电商这么干,服务间实时调用成功率 99.9%,接口响应时间都在 200ms 以内。

异步通信靠消息队列,发完消息不用等。有些场景不用马上处理,比如下单成功后要减库存、发优惠券、通知物流,这些可以慢慢弄。ZKmall 就用消息队列,一个服务干完活发个消息,其他服务收到消息再处理,不用等着。订单服务创建订单后发个 "订单创建成功" 的消息,库存服务收到就减库存,营销服务收到就改优惠券状态,物流服务收到就安排发货。这样订单服务不用等其他服务处理完,马上告诉用户下单成功,系统能处理更多请求。消息还能存起来,万一哪个服务当时没接住,后面还能再读,保证不丢。有家综合商城用这招,订单创建流程响应时间从 500ms 缩到 200ms,系统能处理的订单量翻了 3 倍。

服务在哪不用记,注册中心帮你找。服务地址可能会变,服务器扩容、重启,地址都可能变。ZKmall 用注册中心,服务一启动就去注册中心登记自己的地址;其他服务要调用它,就去注册中心查最新地址。注册中心还盯着服务活没活,服务崩了就把它从列表里去掉,别再发请求过去了。调用的时候还能挑挑拣拣,轮着来、按权重来,别让某个服务太累。有家生鲜平台这么弄,服务扩缩容不用改配置,新服务起来 30 秒就能接到请求,用户根本感觉不到服务在变。

服务出问题了能熔断降级,别把整个系统拖垮。服务调用可能超时、出错,比如支付服务卡了,订单服务一直等着就会卡死。ZKmall 用熔断降级,就像家里的保险丝,电流太大就断开。用个 "熔断器" 盯着调用情况,失败太多就 "熔断",后面的请求直接返回个默认结果,比如 "支付有点慢,先帮您记下订单"。过一会儿再试试,服务好了就恢复调用。不重要的功能可以降级,比如商品详情页的推荐商品加载不出来,就显示默认的,别影响用户看商品。有家跨境电商这么一弄,支付服务偶尔出问题时,订单还能接着下,少丢了 90% 的订单。

跨服务操作要保证数据一致,别这边变了那边没变。一个业务可能跨好几个服务,比如下单要减库存,库存减了订单没创建成,就出问题了。ZKmall 用 "最终一致性" 的办法:订单服务先创建个 "待确认" 的订单,发个消息给库存服务;库存服务减库存,减完了发个消息;订单服务收到消息,把订单改成 "已确认";要是库存不够,订单服务就把订单取消。要求特别严的场景,比如支付和订单状态同步,就用 TCC 模式,先试试能不能锁资源,能就确认,不能就回滚。有家家居平台这么做,跨服务数据不一致的问题少了 95%,用户投诉订单和支付状态对不上的几乎没有了。

四、通信得管好,别乱套

服务多了,通信关系越来越复杂,得好好管着,保证通信可靠、安全,出问题能查到。ZKmall 靠控制流量、防坏人、追踪链路、监控报警,把服务通信管得明明白白,系统更稳定,运维也方便。

流量控制,别让一个服务累死。有的服务突然来了一堆请求,自己扛不住,还可能把依赖的服务拖垮。ZKmall 就限流,网关那控制总的请求量,每个服务也设个上限,比如订单服务每秒最多处理 1000 个请求,多了就告诉用户稍等。不同服务的调用用不同的线程池,商品服务的线程池满了,不影响支付服务的调用。大促时还能调限流阈值,让核心服务多处理点请求。有家数码商城这么一弄,扛住好几次流量高峰,服务资源用得正好,不闲也不累。

安全防护,别让坏人钻空子。服务间通信要保证是自己人调用的、数据没被改、敏感信息没泄露。ZKmall 里服务调用都带令牌,令牌不对就不让进;传输数据用 HTTPS 加密,特别是支付信息;谁能调用哪个接口也有限制,订单服务的支付状态接口,只有支付服务能调;接口参数要验签名,防止被改。有家做金融电商的这么干,没出过服务被恶意调用、数据泄露的事,用户的支付信息妥妥的。

链路追踪,出问题能顺着线找到哪错了。一个请求要经过好几个服务,出了问题不知道在哪坏的。ZKmall 给每个请求发个唯一的 Trace ID,每个服务都记着这个 ID,日志里也带上。用个系统把这些 ID 串起来,就能看到请求走了哪些服务,每个服务用了多长时间。比如用户说下单慢,顺着 Trace ID 一看,原来是商品服务查图片太慢了。有家综合电商这么一弄,查问题从几小时缩到几分钟,线上故障修得快了 60%。

监控报警,服务不对劲马上知道。得盯着服务通信的情况,响应快不快、错得多不多。ZKmall 用监控系统收集数据:调用了多少次、成功多少次、失败多少次、用了多长时间。设个阈值,订单服务调用支付服务错太多、商品服务响应太慢,就报警给运维。仪表盘上能看到服务之间的调用关系、响应时间变化,运维一眼就知道哪不对劲。有家生鲜平台这么做,服务通信出问题平均 10 分钟就发现了,处理得快多了。

五、微服务真能帮业务增长

ZKmall 的微服务实践说明,拆好模块、管好通信,不光解决了技术问题,还能帮业务长得更快,技术和业务一起进步。

新功能上线快,能抓住商机。微服务能单独改、单独上线,新功能不用等整个系统更新。有家美妆电商,新品上线从 1 个月缩到 1 周,搞个营销活动 3 天就能上,抓住好几个热点,新品卖得挺好,占了 40% 的销售额。

系统稳,用户体验好。服务独立扩容、出问题不扩散,用户用着顺。有家服饰平台双 11,靠微服务扛住 5 倍流量,页面加载快,支付也顺利,用户满意,口碑越来越好。

运维省劲儿,团队效率高。服务能单独部署,自动化运维,不用老加班。有家家居电商,服务部署从几小时缩到几分钟,业务涨了,运维的人没多,大家能专心搞创新,不天天救火。

能试试新业务,拓展新市场。微服务灵活,想搞个跨境电商、社区团购,复用现有的商品、用户、支付服务,很快就能搭起来。有家综合商城,新业务从想法到上线就 1 个月,省了 70% 的钱,新业务一年卖了一个亿,成了新的增长点。

微服务得跟着业务走

ZKmall 的微服务实践告诉我们,搞微服务不是为了炫技,是为了业务。模块拆分要按业务领域来,通信机制要适合业务场景。离开业务瞎搞微服务,只会更复杂。跟着业务需求走,微服务才能真正帮电商系统长得更大、跑得更稳。

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