文章目录
- 一、概述
- 二、名词解释
- 1. 通用语言
- 2. 领域
- 3. 子域
- 4. 限界上下文
- 5. 最小边界
- 6. 核心域/通用域/支撑域
- 7. 实体与值对象
- 1)实体
- 2)值对象
- 8. 聚合与聚合根
- 1)聚合
- 2)聚合根
- 9. 领域事件
- 10. 依赖倒置(DIP)
- 11. 充血模型与贫血模型
- 12. 防腐层
- 三、微服务架构
- 1、洋葱架构(整洁架构)
- 2、六边形架构
- 3、领域驱动架构
- CQRS
- 项目级微服务
- 企业级中台微服务
- 四、代码模型
- 1. 分层架构
- 2. 代码目录结构
- 1)interfaces
- 2)application
- 3)domain
- 4)infrastructure
- 3. 边界
- 4. 跨服务调用
- 5. 调用流程
- 1)微服务内跨层服务调用
- 2)微服务之间的服务调用
- 3)领域事件驱动
- 6. 服务的封装与组合
- 1)基础层
- 2)领域层
- 3)应用层
- 4)用户接口层
- 5)举个例子
- 7. 服务依赖关系
- 1)松散分层架构
- 2)严格分层架构
- 8. 数据对象转换
- 9. 代码案例
- 五、总结
- 1. DDD使用的误区
- 2. 微服务设计原则
- 3. 微服务拆分需要考虑哪些因素?
- 4. DDD其它中间件选型
- 1)选择什么样的分布式数据库?
- 2)如何设计数据库分库主键?
- 3)数据库的数据同步和复制
- 4)跨库关联查询如何处理?
- 5)如何处理高频热点数据?
- 6)前后序业务数据的处理
- 7)数据中台与企业级数据集成
- 8)BFF与企业级业务编排和协同
- 9)分布式事务还是事件驱动机制?
- 10)多中心多活的设计
- 5. 设计原则
一、概述
第一阶段是单机架构:采用面向过程的设计方法,系统包括客户端UI层和数据库两层,采用C/S架构模式,整个系统围绕数据库驱动设计和开发,并且总是从设计数据库和字段开始。
第二阶段是集中式架构:采用面向对象的设计方法,系统包括业务接入层、业务逻辑层和数据库层,采用经典的三层架构,也有部分应用采用传统的SOA架构。这种架构容易使系统变得臃肿,可扩展性和弹性伸缩性差。
第三阶段是分布式微服务架构:随着微服务架构理念的提出,集中式架构正向分布式微服务架构演进。微服务架构可以很好地实现应用之间的解耦,解决单体应用扩展性和弹性伸缩能力不足的问题。
总体来说,DDD可以给你带来以下收获:
- DDD是一套完整而系统的设计方法,它能带给你从战略设计到战术设计的标准设计过程,使得你的设计思路能够更加清晰,设计过程更加规范。
- DDD善于处理与领域相关的拥有高复杂度业务的产品开发,通过它可以建立一个核心而稳定的领域模型,有利于领域知识的传递与传承。
- DDD强调团队与领域专家的合作,能够帮助你的团队建立一个沟通良好的氛围,构建一致的架构体系。
- DDD的设计思想、原则与模式有助于提高你的架构设计能力。
- 无论是在新项目中设计微服务,还是将系统从单体架构演进到微服务,都可以遵循DDD的架构原则。
- DDD不仅适用于微服务,也适用于传统的单体应用。
二、名词解释
1. 通用语言
在事件风暴过程中,通过团队交流达成共识的,能够简单、清晰、准确描述业务涵义和规则的语言就是通用语言。也就是说,通用语言是团队统一的语言,不管你在团队中承担什么角色,在同一个领域的软件生命周期里都使用统一的语言进行交流。
通用语言包含术语和用例场景,并且能够直接反映在代码中。通用语言中的名词可以给领域对象命名,如商品、订单等,对应实体对象;而动词则表示一个动作或事件,如商品已下单、订单已付款等,对应领域事件或者命令。
下面是一个微服务设计实例的部分数据,表格中的这些名词术语就是项目团队在事件风暴过程中达成一致、可用于团队内部交流的通用语言。在这个表格里面我们可以看到,DDD分析过程中所有的领域对象以及它们的属性都被记录下来了,除了DDD的领域对象,我们还记录了在微服务设计过程中领域对象所对应的代码对象,并将它们一一映射。
2. 领域
对于领域这个概念,习惯性会想到制药领域、环境领域、金融领域等这些概念,而领域本身所描述的是范围,是如同现实世界般的复杂,无边际。借助分治法,将问题逐级细分来降低业务和技术复杂度,将这复杂的世界划分出清晰的边界来,反过来控制着划分后不那么复杂的世界,也既领域拆分出细化后的子领域。
3. 子域
领域再细分是子域,子域也可以再细分为子子域
4. 限界上下文
领域可以细分为子域,如果把子域定为限界上下文,那么在这个限界内,该子域就是一个领域。当限界无法再缩小时,此时为最小边界。
为了避免同样的概念或语义在不同的上下文环境中产生歧义,DDD在战略设计上提出了“限界上下文”这个概念,用来确定语义所在的领域边界。
我们可以将限界上下文拆解为两个词:限界和上下文。限界就是领域的边界,而上下文则是语义环境。通过领域的限界上下文,我们就可以在统一的领域边界内用统一的语言进行交流。
综合一下,我认为限界上下文的定义就是:用来封装通用语言和领域对象,提供上下文环境,保证在领域之内的一些术语、业务相关对象等(通用语言)有一个确切的含义,没有二义性。这个边界定义了模型的适用范围,使团队所有成员能够明确地知道什么应该在模型中实现,什么不应该在模型中实现。
例子:
首先,领域可以拆分为多个子领域。一个领域相当于一个问题域,领域拆分为子域的过程就是大问题拆分为小问题的过程。在这个图里面保险领域被拆分为:投保、支付、保单管理和理赔四个子域。
子域还可根据需要进一步拆分为子子域,比如,支付子域可继续拆分为收款和付款子子域。拆到一定程度后,有些子子域的领域边界就可能变成限界上下文的边界了。
子域可能会包含多个限界上下文,如理赔子域就包括报案、查勘和定损等多个限界上下文(限界上下文与理赔的子子域领域边界重合)。也有可能子域本身的边界就是限界上下文边界,如投保子域。
每个领域模型都有它对应的限界上下文,团队在限界上下文内用通用语言交流。领域内所有限界上下文的领域模型构成整个领域的领域模型。
==理论上限界上下文就是微服务的边界。限界上下文是微服务设计和拆分的主要依据。==在领域模型中,如果不考虑技术异构、团队沟通等其它外部因素,一个限界上下文理论上就可以设计为一个微服务。
5. 最小边界
限界上下文拆分到最小时,即最小边界。
6. 核心域/通用域/支撑域
子域可以根据自身重要性和功能属性划分为三类子域,它们分别是:核心域、通用域和支撑域。
- 核心域:决定产品和公司核心竞争力的子域,它是业务成功的主要因素和公司的核心竞争力。
- 通用域:没有太多个性化的诉求,同时被多个子域使用的通用功能子域是通用域。
- 支撑域:还有一种功能子域是必需的,但既不包含决定产品和公司核心竞争力的功能,也不包含通用功能的子域,它就是支撑域。
在不同的场景下,不同的人对桃树核心域的理解是不同的,因此对桃树的处理方式也会不一样。园丁更关注桃树花期的营养(花为核心域),而果农则更关注桃树落果期的营养(果实为核心域),有时为了保证果实的营养供给,还会裁剪掉疯长的茎和叶(通用域或支撑域)。
技术团队要将核心域的建设排在首位,最好是有绝对的掌控能力和自主研发能力,如果资源实在有限的话,可以在支撑域或者通用域上想想办法,暂时采用外购的方式也未尝不可。
7. 实体与值对象
1)实体
实体以DO(领域对象)的形式存在,每个实体对象都有唯一的ID。
与传统数据模型设计优先不同,DDD是先构建领域模型,针对实际业务场景构建实体对象和行为,再将实体对象映射到数据持久化对象。
在领域模型映射到数据模型时,一个实体可能对应0个、1个或者多个数据库持久化对象。
2)值对象
实体中的属性即值对象
如果值对象是单一属性,则直接定义为实体类的属性;如果值对象是属性集合,则把它设计为Class类,Class将具有整体概念的多个属性归集到属性集合,这样的值对象没有ID,会被实体整体引用。
8. 聚合与聚合根
聚合:一帮人组成的团体
聚合根:这个团体的老大
1)聚合
聚合在DDD分层架构里属于领域层,领域层包含了多个聚合,共同实现核心业务逻辑。聚合内实体以充血模型实现个体业务能力,以及业务逻辑的高内聚。跨多个实体的业务逻辑通过领域服务来实现,跨多个聚合的业务逻辑通过应用服务来实现。
2)聚合根
聚合根的主要目的是为了避免由于复杂数据模型缺少统一的业务规则控制,而导致聚合、实体之间数据不一致性的问题。
聚合根拥有实体的属性和业务行为,实现自身的业务逻辑。其次它作为聚合的管理者,在聚合内部负责协调实体和值对象按照固定的业务规则协同完成共同的业务逻辑。
最后在聚合之间,它还是聚合对外的接口人,以聚合根ID关联的方式接受外部任务和请求,在上下文内实现聚合之间的业务协同。也就是说,聚合之间通过聚合根ID关联引用,如果需要访问其它聚合的实体,就要先访问聚合根,再导航到聚合内部实体,外部对象不能直接访问聚合内实体。
9. 领域事件
事件基本属性至少包括:事件唯一标识、发生时间、事件类型和事件源,其中事件唯一标识应该是全局唯一的,以便事件能够无歧义地在多个限界上下文中传递。
聚合与聚合之间,微服务之间,通过监听者模式实现
10. 依赖倒置(DIP)
依赖倒置原则(Dependence Inversion Principle)是程序要依赖于抽象接口,不要依赖于具体实现。 简单的说就是要求对抽象进行编程,不要对实现进行编程,这样就降低了客户与实现模块间的耦合。
11. 充血模型与贫血模型
充血模型:实体类中包含了该实体的方法
贫血模型:实体类中只有 getter 与 setter
12. 防腐层
一个上下文通过一些适配和转换与另一个上下文交互。当上游的上下文发生修改时,变化只需要在防腐层进行修改即可,不会传播到下游的上下文中
三、微服务架构
DDD分层架构、整洁架构、六边形架构都是以领域模型为核心,实行分层架构,内部核心业务逻辑与外部应用、资源隔离并解耦。
1、洋葱架构(整洁架构)
整洁架构最主要的原则是依赖原则,它定义了各层的依赖关系,越往里依赖越低,代码级别越高,越是核心能力。外圆代码依赖只能指向内圆,内圆不需要知道外圆的任何情况。
- 领域模型实现领域内核心业务逻辑,它封装了企业级的业务规则。领域模型的主体是实体,一个实体可以是一个带方法的对象,也可以是一个数据结构和方法集合。
- 领域服务实现涉及多个实体的复杂业务逻辑。
- 应用服务实现与用户操作相关的服务组合与编排,它包含了应用特有的业务流程规则,封装和实现了系统所有用例。
- 最外层主要提供适配的能力,适配能力分为主动适配和被动适配。主动适配主要实现外部用户、网页、批处理和自动化测试等对内层业务逻辑访问适配。被动适配主要是实现核心业务逻辑对基础资源访问的适配,比如数据库、缓存、文件系统和消息中间件等。
- 红圈内的领域模型、领域服务和应用服务一起组成软件核心业务能力。
2、六边形架构
- 红圈内的六边形实现应用的核心业务逻辑;
- 外六边形完成外部应用、驱动和基础资源等的交互和访问,对前端应用以API主动适配的方式提供服务,对基础资源以依赖倒置被动适配的方式实现资源访问。
3、领域驱动架构
CQRS
读写分离
问题:事务、消息中间件,
读和写可以使用不同的数据库来实现,读使用更方便读的数据库
项目级微服务
通常项目级微服务之间的集成,发生在微服务的应用层,由应用服务调用其它微服务发布在API网关上的应用服务
企业级中台微服务
BFF(服务于前端的后端,Backend for Frontends)这个词,暂且称它为BFF微服务。BFF微服务与其它微服务存在较大的差异,就是它没有领域模型,因此这个微服务内也不会有领域层。BFF微服务可以承担应用层和用户接口层的主要职能,完成各个中台微服务的服务组合和编排,可以适配不同前端和渠道的要求。
四、代码模型
1. 分层架构
-
用户接口层(
interfaces
):面向前端提供服务适配,面向资源层提供资源适配。这一层聚集了接口适配相关的功能。它主要存放用户接口层与前端交互、展现数据相关的代码。前端应用通过这一层的接口,向应用服务获取展现所需的数据。这一层主要用来处理用户发送的Restful请求,解析用户输入的配置文件,并将数据传递给Application层。数据的组装、数据传输格式以及Facade接口等代码都会放在这一层目录里。
-
应用层职责(
application
):实现服务组合和编排,适应业务流程快速变化的需求。这一层聚集了应用服务和事件相关的功能。它主要存放应用层服务组合和编排相关的代码。应用服务向下基于微服务内的领域服务或外部微服务的应用服务完成服务的编排和组合,向上为用户接口层提供各种应用数据展现支持服务。应用服务和事件等代码会放在这一层目录里。
-
领域层(
domain
):实现领域的核心业务逻辑。这一层聚集了领域模型的聚合、聚合根、实体、值对象、领域服务和事件等领域对象,以及它们组合所形成的业务能力。它主要存放领域层核心业务逻辑相关的代码。领域层可以包含多个聚合代码包,它们共同实现领域模型的核心业务逻辑。聚合以及聚合内的实体、方法、领域服务和事件等代码会放在这一层目录里。
-
基础层(
infrastructure
):贯穿所有层,为各层提供基础资源服务。这一层聚集了各种底层资源相关的服务和能力。它主要存放基础资源服务相关的代码,为其它各层提供的通用技术能力、三方软件包、数据库服务、配置和基础资源服务的代码都会放在这一层目录里。
2. 代码目录结构
-
Interfaces
(用户接口层):它主要存放用户接口层与前端交互、展现数据相关的代码。前端应用通过这一层的接口,向应用服务获取展现所需的数据。这一层主要用来处理用户发送的Restful请求,解析用户输入的配置文件,并将数据传递给Application层。数据的组装、数据传输格式以及Facade接口等代码都会放在这一层目录里。 -
Application
(应用层):它主要存放应用层服务组合和编排相关的代码。应用服务向下基于微服务内的领域服务或外部微服务的应用服务完成服务的编排和组合,向上为用户接口层提供各种应用数据展现支持服务。应用服务和事件等代码会放在这一层目录里。 -
Domain
(领域层):它主要存放领域层核心业务逻辑相关的代码。领域层可以包含多个聚合代码包,它们共同实现领域模型的核心业务逻辑。聚合以及聚合内的实体、方法、领域服务和事件等代码会放在这一层目录里。 -
Infrastructure
(基础层):它主要存放基础资源服务相关的代码,为其它各层提供的通用技术能力、三方软件包、数据库服务、配置和基础资源服务的代码都会放在这一层目录里。
1)interfaces
-
assembler
:实现DTO与领域对象之间的相互转换和数据交换。一般来说Assembler与DTO总是一同出现。 -
dto
:它是数据传输的载体,内部不存在任何业务逻辑,我们可以通过DTO把内部的领域对象与外界隔离。 -
facade
:提供较粗粒度的调用接口,将用户请求委派给一个或多个应用服务进行处理。
2)application
event
(事件):这层目录主要存放事件相关的代码。它包括两个子目录:publish 和 subscribe。前者主要存放事件发布相关代码,后者主要存放事件订阅相关代码(事件处理相关的核心业务逻辑在领域层实现)。
这里提示一下:虽然应用层和领域层都可以进行事件的发布和处理,但为了实现事件的统一管理,我建议你将微服务内所有事件的发布和订阅的处理都统一放到应用层,事件相关的核心业务逻辑实现放在领域层。通过应用层调用领域层服务,来实现完整的事件发布和订阅处理流程。
service
(应用服务):这层的服务是应用服务。应用服务会对多个领域服务或外部应用服务进行封装、编排和组合,对外提供粗粒度的服务。应用服务主要实现服务组合和编排,是一段独立的业务逻辑。你可以将所有应用服务放在一个应用服务类里,也可以把一个应用服务设计为一个应用服务类,以防应用服务类代码量过大。
3)domain
aggregate
(聚合):它是聚合软件包的根目录,可以根据实际项目的聚合名称命名,比如权限聚合。在聚合内定义聚合根、实体和值对象以及领域服务之间的关系和边界。聚合内实现高内聚的业务逻辑,它的代码可以独立拆分为微服务。
以聚合为单位的代码放在一个包里的主要目的是为了业务内聚,而更大的目的是为了以后微服务之间聚合的重组。聚合之间清晰的代码边界,可以让你轻松地实现以聚合为单位的微服务重组,在微服务架构演进中有着很重要的作用。
-
entity
(实体):它存放聚合根、实体、值对象以及工厂模式(Factory)相关代码。实体类采用充血模型,同一实体相关的业务逻辑都在实体类代码中实现。跨实体的业务逻辑代码在领域服务中实现。 -
event
(事件):它存放事件实体以及与事件活动相关的业务逻辑代码。 -
service
(领域服务):它存放领域服务代码。一个领域服务是多个实体组合出来的一段业务逻辑。你可以将聚合内所有领域服务都放在一个领域服务类中,你也可以把每一个领域服务设计为一个类。如果领域服务内的业务逻辑相对复杂,我建议你将一个领域服务设计为一个领域服务类,避免由于所有领域服务代码都放在一个领域服务类中,而出现代码臃肿的问题。领域服务封装多个实体或方法后向上层提供应用服务调用。 -
repository
(仓储):它存放所在聚合的查询或持久化领域对象的代码,通常包括仓储接口和仓储实现方法。为了方便聚合的拆分和组合,我们设定了一个原则:一个聚合对应一个仓储。
特别说明:按照DDD分层架构,仓储实现本应该属于基础层代码,但为了在微服务架构演进时,保证代码拆分和重组的便利性,我是把聚合仓储实现的代码放到了聚合包内。这样,如果需求或者设计发生变化导致聚合需要拆分或重组时,我们就可以将包括核心业务逻辑和仓储代码的聚合包整体迁移,轻松实现微服务架构演进。
4)infrastructure
-
config
:主要存放配置相关代码。 -
util
:主要存放平台、开发框架、消息、数据库、缓存、文件、总线、网关、第三方类库、通用算法等基础代码,你可以为不同的资源类别建立不同的子目录。
3. 边界
逻辑边界:微服务内聚合之间的边界是逻辑边界。它是一个虚拟的边界,强调业务的内聚,可根据需要变成物理边界,也就是说聚合也可以独立为微服务。
物理边界:微服务之间的边界是物理边界。它强调微服务部署和运行的隔离,关注微服务的服务调用、容错和运行等。
代码边界:不同层或者聚合之间代码目录的边界是代码边界。它强调的是代码之间的隔离,方便架构演进时代码的重组。
通过以上边界,我们可以让业务能力高内聚、代码松耦合,且清晰的边界,可以快速实现微服务代码的拆分和组合,轻松实现微服务架构演进。但有一点一定要格外注意,边界清晰的微服务,不是大单体向小单体的演进。
注意:
第一点:聚合之间的代码边界一定要清晰。聚合之间的服务调用和数据关联应该是尽可能的松耦合和低关联,聚合之间的服务调用应该通过上层的应用层组合实现调用,原则上不允许聚合之间直接调用领域服务。这种松耦合的代码关联,在以后业务发展和需求变更时,可以很方便地实现业务功能和聚合代码的重组,在微服务架构演进中将会起到非常重要的作用。
第二点:你一定要有代码分层的概念。写代码时一定要搞清楚代码的职责,将它放在职责对应的代码目录内。应用层代码主要完成服务组合和编排,以及聚合之间的协作,它是很薄的一层,不应该有核心领域逻辑代码。领域层是业务的核心,领域模型的核心逻辑代码一定要在领域层实现。如果将核心领域逻辑代码放到应用层,你的基于DDD分层架构模型的微服务慢慢就会演变成传统的三层架构模型了。
4. 跨服务调用
在严格分层架构模式下,不允许服务的跨层调用,每个服务只能调用它的下一层服务。服务从下到上依次为:实体方法、领域服务和应用服务。
如果需要实现服务的跨层调用,我们应该怎么办?我建议你采用服务逐层封装的方式。
- 实体方法的封装
实体方法是最底层的原子业务逻辑。如果单一实体的方法需要被跨层调用,你可以将它封装成领域服务,这样封装的领域服务就可以被应用服务调用和编排了。如果它还需要被用户接口层调用,你还需要将这个领域服务封装成应用服务。经过逐层服务封装,实体方法就可以暴露给上面不同的层,实现跨层调用。
封装时服务前面的名字可以保持一致,你可以用DomainService或AppService后缀来区分领域服务或应用服务。
- 领域服务的组合和封装
领域服务会对多个实体和实体方法进行组合和编排,供应用服务调用。如果它需要暴露给用户接口层,领域服务就需要封装成应用服务。
3.应用服务的组合和编排
应用服务会对多个领域服务进行组合和编排,暴露给用户接口层,供前端应用调用。
在应用服务组合和编排时,你需要关注一个现象:多个应用服务可能会对多个同样的领域服务重复进行同样业务逻辑的组合和编排。当出现这种情况时,你就需要分析是不是领域服务可以整合了。你可以将这几个不断重复组合的领域服务,合并到一个领域服务中实现。这样既省去了应用服务的反复编排,也实现了服务的演进。这样领域模型将会越来越精炼,更能适应业务的要求。
应用服务类放在应用层Service目录结构下。领域事件的发布和订阅类放在应用层Event目录结构下。
5. 调用流程
1)微服务内跨层服务调用
微服务架构下往往采用前后端分离的设计模式,前端应用独立部署。前端应用调用发布在API网关上的 Facade
服务,Facade
定向到应用服务。应用服务作为服务组织和编排者,它的服务调用有这样两种路径:
- 应用服务调用并组装领域服务。此时领域服务会组装实体和实体方法,实现核心领域逻辑。领域服务通过仓储服务获取持久化数据对象,完成实体数据初始化。
- 应用服务直接调用仓储服务。这种方式主要针对像缓存、文件等类型的基础层数据访问。这类数据主要是查询操作,没有太多的领域逻辑,不经过领域层,不涉及数据库持久化对象。
2)微服务之间的服务调用
微服务之间的应用服务可以直接访问,也可以通过API网关访问。由于跨微服务操作,在进行数据新增和修改操作时,你需关注分布式事务,保证数据的一致性。
3)领域事件驱动
领域事件驱动包括微服务内和微服务之间的事件。微服务内通过事件总线(EventBus)完成聚合之间的异步处理。微服务之间通过消息中间件完成。异步化的领域事件驱动机制是一种间接的服务访问方式。
当应用服务业务逻辑处理完成后,如果发生领域事件,可调用事件发布服务,完成事件发布。
当接收到订阅的主题数据时,事件订阅服务会调用事件处理领域服务,完成进一步的业务操作。
6. 服务的封装与组合
1)基础层
基础层的服务形态主要是仓储服务。仓储服务包括接口和实现两部分。仓储接口服务供应用层或者领域层服务调用,仓储实现服务,完成领域对象的持久化或数据初始化。
2)领域层
领域层实现核心业务逻辑,负责表达领域模型业务概念、业务状态和业务规则。主要的服务形态有实体方法和领域服务。
实体采用充血模型,在实体类内部实现实体相关的所有业务逻辑,实现的形式是实体类中的方法。实体是微服务的原子业务逻辑单元。在设计时我们主要考虑实体自身的属性和业务行为,实现领域模型的核心基础能力。不必过多考虑外部操作和业务流程,这样才能保证领域模型的稳定性。
DDD提倡富领域模型,尽量将业务逻辑归属到实体对象上,实在无法归属的部分则设计成领域服务。领域服务会对多个实体或实体方法进行组装和编排,实现跨多个实体的复杂核心业务逻辑。
对于严格分层架构,如果单个实体的方法需要对应用层暴露,则需要通过领域服务封装后才能暴露给应用服务。
3)应用层
应用层用来表述应用和用户行为,负责服务的组合、编排和转发,负责处理业务用例的执行顺序以及结果的拼装,负责不同聚合之间的服务和数据协调,负责微服务之间的事件发布和订阅。
通过应用服务对外暴露微服务的内部功能,这样就可以隐藏领域层核心业务逻辑的复杂性以及内部实现机制。应用层的主要服务形态有:应用服务、事件发布和订阅服务。
应用服务内用于组合和编排的服务,主要来源于领域服务,也可以是外部微服务的应用服务。除了完成服务的组合和编排外,应用服务内还可以完成安全认证、权限校验、初步的数据校验和分布式事务控制等功能。
为了实现微服务内聚合之间的解耦,聚合之间的服务调用和数据交互应通过应用服务来完成。原则上我们应该禁止聚合之间的领域服务直接调用和聚合之间的数据表关联。
4)用户接口层
用户接口层是前端应用和微服务之间服务访问和数据交换的桥梁。它处理前端发送的Restful请求和解析用户输入的配置文件等,将数据传递给应用层。或获取应用服务的数据后,进行数据组装,向前端提供数据服务。主要服务形态是Facade服务。
Facade服务分为接口和实现两个部分。完成服务定向,DO与DTO数据的转换和组装,实现前端与应用层数据的转换和交换。
5)举个例子
7. 服务依赖关系
1)松散分层架构
松散分层架构中,领域层的实体方法和领域服务可以直接暴露给应用层和用户接口层。松散分层架构的服务依赖关系,无需逐级封装,可以快速暴露给上层。
但它存在一些问题,第一个是容易暴露领域层核心业务的实现逻辑;第二个是当实体方法或领域服务发生服务变更时,由于服务同时被多层服务调用和组合,不容易找出哪些上层服务调用和组合了它,不方便通知到所有的服务调用方。
2)严格分层架构
严格分层架构中,每一层服务只能向紧邻的上一层提供服务。虽然实体、实体方法和领域服务都在领域层,但实体和实体方法只能暴露给领域服务,领域服务只能暴露给应用服务。
在严格分层架构中,服务如果需要跨层调用,下层服务需要在上层封装后,才可以提供跨层服务。比如实体方法需要向应用服务提供服务,它需要封装成领域服务。
这是因为通过封装你可以避免将核心业务逻辑的实现暴露给外部,将实体和方法封装成领域服务,也可以避免在应用层沉淀过多的本该属于领域层的核心业务逻辑,避免应用层变得臃肿。还有就是当服务发生变更时,由于服务只被紧邻上层的服务调用和组合,你只需要逐级告知紧邻上层就可以了,服务可管理性比松散分层架构要好是一定的。
8. 数据对象转换
- 数据持久化对象PO(Persistent Object),与数据库结构一一映射,是数据持久化过程中的数据载体。
- 领域对象DO(Domain Object),微服务运行时的实体,是核心业务的载体。
- 数据传输对象DTO(Data Transfer Object),用于前端与应用层或者微服务之间的数据组装和传输,是应用之间数据传输的载体。
- 视图对象VO(View Object),用于封装展示层指定页面或组件的数据。
9. 代码案例
https://github.com/ouchuangxin/leave-sample
五、总结
1. DDD使用的误区
很多人在接触微服务后,但凡是系统,一概都想设计成微服务架构。其实有些业务场景,单体架构的开发成本会更低,开发效率更高,采用单体架构也不失为好的选择。同样,虽然DDD很好,但有些传统设计方法在微服务设计时依然有它的用武之地。下面我们就来聊聊DDD使用的几个误区。
-
所有的领域都用DDD
很多人在学会DDD后,可能会将其用在所有业务域,即全部使用DDD来设计。DDD从战略设计到战术设计,是一个相对复杂的过程,首先企业内要培养DDD的文化,其次对团队成员的设计和技术能力要求相对比较高。在资源有限的情况下,应聚焦核心域,建议你先从富领域模型的核心域开始,而不必一下就在全业务域推开。 -
全部采用DDD战术设计方法
不同的设计方法有它的适用环境,我们应选择它最擅长的场景。DDD有很多的概念和战术设计方法,比如聚合根和值对象等。聚合根利用仓储管理聚合内实体数据之间的一致性,这种方法对于管理新建和修改数据非常有效,比如在修改订单数据时,它可以保证订单总金额与所有商品明细金额的一致,但它并不擅长较大数据量的查询处理,甚至有延迟加载进而影响效率的问题。
而传统的设计方法,可能一条简单的SQL语句就可以很快地解决问题。而很多贫领域模型的业务,比如数据统计和分析,DDD很多方法可能都用不上,或用得并不顺手,而传统的方法很容易就解决了。
因此,在遵守领域边界和微服务分层等大原则下,在进行战术层面设计时,我们应该选择最适合的方法,不只是DDD设计方法,当然还应该包括传统的设计方法。这里要以快速、高效解决实际问题为最佳,不要为做DDD而做DDD。
- 重战术设计而轻战略设计
很多DDD初学者,学习DDD的主要目的,可能是为了开发微服务,因此更看重DDD的战术设计实现。殊不知DDD是一种从领域建模到微服务落地的全方位的解决方案。
战略设计时构建的领域模型,是微服务设计和开发的输入,它确定了微服务的边界、聚合、代码对象以及服务等关键领域对象。领域模型边界划分得清不清晰,领域对象定义得明不明确,会决定微服务的设计和开发质量。没有领域模型的输入,基于DDD的微服务的设计和开发将无从谈起。因此我们不仅要重视战术设计,更要重视战略设计。
- DDD只适用于微服务
DDD是在微服务出现后才真正火爆起来的,很多人会认为DDD只适用于微服务。在DDD沉默的二十多年里,其实它一直也被应用在单体应用的设计中。
具体项目实施时,要吸取DDD的核心设计思想和理念,结合具体的业务场景和团队技术特点,多种方法组合,灵活运用,用正确的方式解决实际问题。
2. 微服务设计原则
微服务设计原则中,如高内聚低耦合、复用、单一职责等这些常见的设计原则在此就不赘述了,我主要强调下面这几条:
第一条:要领域驱动设计,而不是数据驱动设计,也不是界面驱动设计。
微服务设计首先应建立领域模型,确定逻辑和物理边界以及领域对象后,然后才开始微服务的拆分和设计。而不是先定义数据模型和库表结构,也不是前端界面需要什么,就去调整核心领域逻辑代码。在设计时应该将外部需求从外到内逐级消化,尽量降低对核心领域层逻辑的影响。
第二条:要边界清晰的微服务,而不是泥球小单体。
微服务上线后其功能和代码也不是一成不变的。随着需求或设计变化,领域模型会迭代,微服务的代码也会分分合合。边界清晰的微服务,可快速实现微服务代码的重组。微服务内聚合之间的领域服务和数据库实体原则上应杜绝相互依赖。你可通过应用服务编排或者事件驱动,实现聚合之间的解耦,以便微服务的架构演进。
第三条:要职能清晰的分层,而不是什么都放的大箩筐。
分层架构中各层职能定位清晰,且都只能与其下方的层发生依赖,也就是说只能从外层调用内层服务,内层通过封装、组合或编排对外逐层暴露,服务粒度也由细到粗。应用层负责服务的组合和编排,不应有太多的核心业务逻辑,领域层负责核心领域业务逻辑的实现。各层应各司其职,职责边界不要混乱。在服务演进时,应尽量将可复用的能力向下层沉淀。
第四条:要做自己能hold住的微服务,而不是过度拆分的微服务。
微服务过度拆分必然会带来软件维护成本的上升,比如:集成成本、运维成本、监控和定位问题的成本。企业在微服务转型过程中还需要有云计算、DevOps、自动化监控等能力,而一般企业很难在短时间内提升这些能力,如果项目团队没有这些能力,将很难hold住这些微服务。
如果在微服务设计之初按照DDD的战略设计方法,定义好了微服务内的逻辑边界,做好了架构的分层,其实我们不必拆分太多的微服务,即使是单体也未尝不可。随着技术积累和能力提升,当我们有了这些能力后,由于应用内有清晰的逻辑边界,我们可以随时轻松地重组出新的微服务,而这个过程不会花费太多的时间和精力。
3. 微服务拆分需要考虑哪些因素?
理论上一个限界上下文内的领域模型可以被设计为微服务,但是由于领域建模主要从业务视角出发,没有考虑非业务因素,比如需求变更频率、高性能、安全、团队以及技术异构等因素,而这些非业务因素对于领域模型的系统落地也会起到决定性作用,因此在微服务拆分时我们需要重点考虑它们。我列出了以下主要因素供你参考。
- 基于领域模型
基于领域模型进行拆分,围绕业务领域按职责单一性、功能完整性拆分。
- 基于业务需求变化频率
识别领域模型中的业务需求变动频繁的功能,考虑业务变更频率与相关度,将业务需求变动较高和功能相对稳定的业务进行分离。这是因为需求的经常性变动必然会导致代码的频繁修改和版本发布,这种分离可以有效降低频繁变动的敏态业务对稳态业务的影响。
- 基于应用性能
识别领域模型中性能压力较大的功能。因为性能要求高的功能可能会拖累其它功能,在资源要求上也会有区别,为了避免对整体性能和资源的影响,我们可以把在性能方面有较高要求的功能拆分出去。
- 基于组织架构和团队规模
除非有意识地优化组织架构,否则微服务的拆分应尽量避免带来团队和组织架构的调整,避免由于功能的重新划分,而增加大量且不必要的团队之间的沟通成本。拆分后的微服务项目团队规模保持在10~12人左右为宜。
- 基于安全边界
有特殊安全要求的功能,应从领域模型中拆分独立,避免相互影响。
- 基于技术异构等因素
领域模型中有些功能虽然在同一个业务域内,但在技术实现时可能会存在较大的差异,也就是说领域模型内部不同的功能存在技术异构的问题。由于业务场景或者技术条件的限制,有的可能用.NET,有的则是Java,有的甚至大数据架构。对于这些存在技术异构的功能,可以考虑按照技术边界进行拆分。
4. DDD其它中间件选型
1)选择什么样的分布式数据库?
分布式架构下的数据应用场景远比集中式架构复杂,会产生很多数据相关的问题。谈到数据,首先就是要选择合适的分布式数据库。
分布式数据库大多采用数据多副本的方式,实现数据访问的高性能、多活和容灾。目前主要有三种不同的分布式数据库解决方案。它们的主要差异是数据多副本的处理方式和数据库中间件。
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一体化分布式数据库方案
它支持数据多副本、高可用。多采用Paxos协议,一次写入多数据副本,多数副本写入成功即算成功。代表产品是OceanBase和高斯数据库。 -
集中式数据库+数据库中间件方案
它是集中式数据库与数据库中间件结合的方案,通过数据库中间件实现数据路由和全局数据管理。数据库中间件和数据库独立部署,采用数据库自身的同步机制实现主副本数据的一致性。集中式数据库主要有MySQL和PostgreSQL数据库,基于这两种数据库衍生出了很多的解决方案,比如开源数据库中间件 MyCat+MySQL 方案,TBase(基于PostgreSQL,但做了比较大的封装和改动)等方案。 -
集中式数据库+分库类库方案
它是一种轻量级的数据库中间件方案,分库类库实际上是一个基础JAR包,与应用软件部署在一起,实现数据路由和数据归集。它适合比较简单的读写交易场景,在强一致性和聚合分析查询方面相对较弱。典型分库基础组件有 ShardingSphere。
小结:这三种方案实施成本不一样,业务支持能力差异也比较大。一体化分布式数据库主要由互联网大厂开发,具有超强的数据处理能力,大多需要云计算底座,实施成本和技术能力要求比较高。集中式数据库+数据库中间件方案,实施成本和技术能力要求适中,可满足中大型企业业务要求。第三种分库类库的方案可处理简单的业务场景,成本和技能要求相对较低。在选择数据库的时候,我们要考虑自身能力、成本以及业务需要,从而选择合适的方案。
2)如何设计数据库分库主键?
选择了分布式数据库,第二步就要考虑数据分库,这时分库主键的设计就很关键了。
与客户接触的关键业务,我建议你以客户ID作为分库主键。这样可以确保同一个客户的数据分布在同一个数据单元内,避免出现跨数据单元的频繁数据访问。跨数据中心的频繁服务调用或跨数据单元的查询,会对系统性能造成致命的影响。
将客户的所有数据放在同一个数据单元,对客户来说也更容易提供客户一致性服务。而对企业来说,“以客户为中心”的业务能力,首先就要做到数据上的“以客户为中心”。
当然,你也可以根据业务需要用其它的业务属性作为分库主键,比如机构、用户等。
3)数据库的数据同步和复制
在微服务架构中,数据被进一步分割。为了实现数据的整合,数据库之间批量数据同步与复制是必不可少的。数据同步与复制主要用于数据库之间的数据同步,实现业务数据迁移、数据备份、不同渠道核心业务数据向数据平台或数据中台的数据复制、以及不同主题数据的整合等。
传统的数据传输方式有ETL工具和定时提数程序,但数据在时效性方面存在短板。分布式架构一般采用基于数据库逻辑日志增量数据捕获(CDC)技术,它可以实现准实时的数据复制和传输,实现数据处理与应用逻辑解耦,使用起来更加简单便捷。
现在主流的PostgreSQL和MySQL数据库外围,有很多数据库日志捕获技术组件。CDC也可以用在领域事件驱动设计中,作为领域事件增量数据的获取技术。
4)跨库关联查询如何处理?
跨库关联查询是分布式数据库的一个短板,会影响查询性能。在领域建模时,很多实体会分散到不同的微服务中,但很多时候会因为业务需求,它们之间需要关联查询。
关联查询的业务场景包括两类:第一类是基于某一维度或某一主题域的数据查询,比如基于客户全业务视图的数据查询,这种查询会跨多个业务线的微服务;第二类是表与表之间的关联查询,比如机构表与业务表的联表查询,但机构表和业务表分散在不同的微服务。
如何解决这两类关联查询呢?
对于第一类场景,由于数据分散在不同微服务里,我们无法跨多个微服务来统计这些数据。你可以建立面向主题的分布式数据库,它的数据来源于不同业务的微服务。采用数据库日志捕获技术,从各业务端微服务将数据准实时汇集到主题数据库。在数据汇集时,提前做好数据关联(如将多表数据合并为一个宽表)或者建立数据模型。面向主题数据库建设查询微服务。这样一次查询你就可以获取客户所有维度的业务数据了。你还可以根据主题或场景设计合适的分库主键,提高查询效率。
对于第二类场景,对于不在同一个数据库的表与表之间的关联查询场景,你可以采用小表广播,在业务库中增加一张冗余的代码副表。当主表数据发生变化时,你可以通过消息发布和订阅的领域事件驱动模式,异步刷新所有副表数据。这样既可以解决表与表的关联查询,还可以提高数据的查询效率。
5)如何处理高频热点数据?
对于高频热点数据,比如商品、机构等代码类数据,它们同时面向多个应用,要有很高的并发响应能力。它们会给数据库带来巨大的访问压力,影响系统的性能。
常见的做法是将这些高频热点数据,从数据库加载到如Redis等缓存中,通过缓存提供数据访问服务。这样既可以降低数据库的压力,还可以提高数据的访问性能。
另外,对需要模糊查询的高频数据,你也可以选用ElasticSearch等搜索引擎。
缓存就像调味料一样,投入小、见效快,用户体验提升快。
6)前后序业务数据的处理
在微服务设计时你会经常发现,某些数据需要关联前序微服务的数据。比如:在保险业务中,投保微服务生成投保单后,保单会关联前序投保单数据等。在电商业务中,货物运输单会关联前序订单数据。由于关联的数据分散在业务的前序微服务中,你无法通过不同微服务的数据库来给它们建立数据关联。
如何解决这种前后序的实体关联呢?
一般来说,前后序的数据都跟领域事件有关。你可以通过领域事件处理机制,按需将前序数据通过领域事件实体,传输并冗余到当前的微服务数据库中。
你可以将前序数据设计为实体或者值对象,并被当前实体引用。在设计时你需要关注以下内容:如果前序数据在当前微服务只可整体修改,并且不会对它做查询和统计分析,你可以将它设计为值对象;当前序数据是多条,并且需要做查询和统计分析,你可以将它设计为实体。
这样,你可以在货物运输微服务,一次获取前序订单的清单数据和货物运输单数据,将所有数据一次反馈给前端应用,降低跨微服务的调用。如果前序数据被设计为实体,你还可以将前序数据作为查询条件,在本地微服务完成多维度的综合数据查询。只有必要时才从前序微服务,获取前序实体的明细数据。这样,既可以保证数据的完整性,还可以降低微服务的依赖,减少跨微服务调用,提升系统性能。
7)数据中台与企业级数据集成
分布式微服务架构虽然提升了应用弹性和高可用能力,但原来集中的数据会随着微服务拆分而形成很多数据孤岛,增加数据集成和企业级数据使用的难度。你可以通过数据中台来实现数据融合,解决分布式架构下的数据应用和集成问题。
你可以分三步来建设数据中台。
第一,按照统一数据标准,完成不同微服务和渠道业务数据的汇集和存储,解决数据孤岛和初级数据共享的问题。
第二,建立主题数据模型,按照不同主题和场景对数据进行加工处理,建立面向不同主题的数据视图,比如客户统一视图、代理人视图和渠道视图等。
第三,建立业务需求驱动的数据体系,支持业务和商业模式创新。
数据中台不仅限于分析场景,也适用于交易型场景。你可以建立在数据仓库和数据平台上,将数据平台化之后提供给前台业务使用,为交易场景提供支持。
8)BFF与企业级业务编排和协同
企业级业务流程往往是多个微服务一起协作完成的,每个单一职责的微服务就像积木块,它们只完成自己特定的功能。那如何组织这些微服务,完成企业级业务编排和协同呢?
你可以在微服务和前端应用之间,增加一层BFF微服务(Backend for Frontends)。BFF主要职责是处理微服务之间的服务组合和编排,微服务内的应用服务也是处理服务的组合和编排,那这二者有什么差异呢?
BFF位于中台微服务之上,主要职责是微服务之间的服务协调;应用服务主要处理微服务内的服务组合和编排。在设计时我们应尽可能地将可复用的服务能力往下层沉淀,在实现能力复用的同时,还可以避免跨中心的服务调用。
BFF像齿轮一样,来适配前端应用与微服务之间的步调。它通过Façade服务适配不同的前端,通过服务组合和编排,组织和协调微服务。BFF微服务可根据需求和流程变化,与前端应用版本协同发布,避免中台微服务为适配前端需求的变化,而频繁地修改和发布版本,从而保证微服务核心领域逻辑的稳定。
如果你的BFF做得足够强大,它就是一个集成了不同中台微服务能力、面向多渠道应用的业务能力平台。
9)分布式事务还是事件驱动机制?
分布式架构下,原来单体的内部调用,会变成分布式调用。如果一个操作涉及多个微服务的数据修改,就会产生数据一致性的问题。数据一致性有强一致性和最终一致性两种,它们实现方案不一样,实施代价也不一样。
对于实时性要求高的强一致性业务场景,你可以采用分布式事务,但分布式事务有性能代价,在设计时我们需平衡考虑业务拆分、数据一致性、性能和实现的复杂度,尽量避免分布式事务的产生。
领域事件驱动的异步方式是分布式架构常用的设计方法,它可以解决非实时场景的数据最终一致性问题。基于消息中间件的领域事件发布和订阅,可以很好地解耦微服务。通过削峰填谷,可以减轻数据库实时访问压力,提高业务吞吐量和处理能力。你还可以通过事件驱动实现读写分离,提高数据库访问性能。对最终一致性的场景,我建议你采用领域事件驱动的设计方法。
10)多中心多活的设计
分布式架构的高可用主要通过多活设计来实现,多中心多活是一个非常复杂的工程,下面我主要列出以下几个关键的设计。
1.选择合适的分布式数据库。数据库应该支持多数据中心部署,满足数据多副本以及数据底层复制和同步技术要求,以及数据恢复的时效性要求。
2.单元化架构设计。将若干个应用组成的业务单元作为部署的基本单位,实现同城和异地多活部署,以及跨中心弹性扩容。各单元业务功能自包含,所有业务流程都可在本单元完成;任意单元的数据在多个数据中心有副本,不会因故障而造成数据丢失;任何单元故障不影响其它同类单元的正常运行。单元化设计时我们要尽量避免跨数据中心和单元的调用。
3.访问路由。访问路由包括接入层、应用层和数据层的路由,确保前端访问能够按照路由准确到达数据中心和业务单元,准确写入或获取业务数据所在的数据库。
4.全局配置数据管理。实现各数据中心全局配置数据的统一管理,每个数据中心全局配置数据实时同步,保证数据的一致性。
5. 设计原则
DDD基于各种考虑,有很多的设计原则,也用到了很多的设计模式。条条框框多了,很多人可能就会被束缚住,总是担心或犹豫这是不是原汁原味的DDD。其实我们不必追求极致的DDD,这样做反而会导致过度设计,增加开发复杂度和项目成本。
DDD的设计原则或模式,是考虑了很多具体场景或者前提的。有的是为了解耦,如仓储服务、边界以及分层,有的则是为了保证数据一致性,如聚合根管理等。在理解了这些设计原则的根本原因后,有些场景你就可以灵活把握设计方法了,你可以突破一些原则,不必受限于条条框框,大胆选择最合适的方法。
领域事件采用消息异步机制,发布方和订阅方数据如何保证一致性?微服务内聚合之间领域事件是否一定要用事件总线?
在领域事件设计中,为了解耦微服务,微服务之间数据采用最终一致性原则。由于发布方是在消息总线发布消息以后,并不关心数据是否送达,或者送达后订阅方是否正常处理,因此有些技术人会担心发布方和订阅方数据一致性的问题。
那在对数据一致性要求比较高的业务场景,我们是有相关的设计考虑的。也就是发送方和订阅方的事件数据都必须落库,发送方除了保存业务数据以外,在往消息中间件发布消息之前,会先将要发布的消息写入本地库。而接收方在处理消息之前,需要先将收到的消息写入本地库。然后可以采用定期对发布方和订阅方的事件数据对账的操作,识别出不一致的数据。如果数据出现异常或不一致的情况,可以启动定时程序再次发送,必要时可以转人工操作处理。
关于事件总线的问题。由于微服务内的逻辑都在一个进程内,后端数据库也是一个,微服务内的事务相比微服务之间会好控制一些。在处理微服务内的领域事件时,如果引入事件总线,会增加开发的复杂度,那是否引入事件总线,就需要你来权衡。
个人感觉如果你的场景中,不会出现导致聚合之间数据不一致的情况,就可以不使用事件总线。另外,通过应用服务也可以实现聚合之间的服务和数据协调。