SOA实践之基于服务总线的设计

在上文中，主要介绍了SOA的概念，什么叫做“服务”，“服务”应该具备哪些特性。本篇中，我将介绍SOA的一种很常见的设计实践--基于服务总线的设计。

基于服务总线的设计

基于总线的设计，借鉴了计算机内部硬件组成的设计思想（通过总线传输数据）。在分布式系统中，不同子系统之间需要实现相互通信和远程调用，比较直接的方式就是“点对点”的通信方式，但是这样会暴露出一些很明显的问题：系统之间紧密耦合、配置和引用混乱、服务调用关系错综复杂、难以统一管理、异构系统之间存在不兼容等。而基于总线的设计，正是为了解决上述问题。总线则作为中枢系统，提供统一的服务入口，并实现了服务统一管理、服务路由、协议转换、数据格式转换等功能。这样能够将不同系统有效地连接起来，并大大降低了连接数（每个子系统只需要和总线建立连接）和系统间连接拓扑的复杂度。如图所示：



基于服务总线的设计，往往需要ESB（Enterprise Service Bus，企业服务总线）产品来充当基础设施。ESB采用了“总线”这样一种模式来管理和简化应用之间的集成拓扑结构，以广为接受的开放标准为基础来支持应用之间在消息、事件和服务的级别上动态的互连互通。 ESB是一种在松散耦合的服务和应用之间标准的集成方式。

在其内部设计和实现中，通常会应用到一些经典的架构模式，例如：Broker模式、消息总线模式、管道过滤器模式、发布订阅模式等。这里，我们将重点介绍这几种核心的架构模式。

Broker模式

Broker可以看作是服务总线中的一部分，通常应用于同步调用的场景（调用服务后阻塞，等待远程服务响应完成后再返回结果）。Broker可以看作是代理、分发，意味着对服务的调用，可以直接通过Broker来完成。在软件架构设计中，向已经存在（引用或者调用）关系的两者中间加入“第三者”是一种常见的解耦方式，显然，Broker也不例外。如下图所示：



为了进一步加深读者对Broker模式的理解，这里通过举例来说明：

在现实生活中，我们需要租房子（可以看作是一种服务调用），可以通过几种途径来完成。第一，我们可以先在网上了解，然后跑到目标小区去询问和看房，最后再找房东签合同等；第二，也可以直接找附近的地产中介，说出我们的要求和预算，请中介直接帮我们搞定一切。很明显，第一种方式，需要自己对目标有足够的了解而且还要亲自去找房东签合同（依赖具体，可以看作是紧密耦合），而第二种方式，仅仅需要告知中介需要什么即可完成租房，甚至都不需要知道哪个小区有房子、房东到底是谁等这些信息（依赖抽象，并通过第三者来实现解耦）。当然，找中介虽然省事，也会产生额外的经济开销。同理，通过Broker来调用服务也可能会产生一定的开销。

消息总线模式

SOA系统有三种基础组件：消息总线、信息转换/处理引擎和存储库。一般来说，这些组件会集成到ESB中，而在这些基础组件中，消息总线是最重要的。消息总线主要应用于异步通信场景（投递消息后立刻返回结果，而不用等待远程系统返回执行成功），可以大大提升响应速度和系统吞吐量。当然，消息总线也同时支持同步通信模式。基于消息总线模式的设计中，消息中间件屏蔽了系统间底层通信的细节，是比较典型的（异步）松耦合的架构。

在企业中，随着业务的逐渐发展，各大系统之间的调用交互变得非常频繁，关系错综复杂。

想象如果有几十或者上百个系统（在保险、金融领域很常见），将变得难以维护。通过引入消息中间件，便能有效的解决这些问题。不同系统之间，只需要连接到消息总线，能保证成功投递/接收消息即可。对于消息投递者（生产者）而言，根本不用关心消息的接收者（消费者）到底有哪些，也不用关心消费者接收到消息之后该如何处理。对于接收者（消费者）而言，只需要关注与自己有关的消息，接收到消息后并做出相应的处理即可。如下图所示：



比较典型的应用场景：张三在CRM系统中录入了一条客户签约订单的信息并审核通过后，CRM系统会向消息总线投递一条消息（消息中包含必要信息，例如员工ID，订单编号，产品编号和交易金额等，而CRM系统不用关心有哪些系统会接受到该消息）。员工绩效奖金管理系统订阅了该消息主题，收到消息通知后开始处理（给张三执行加奖金操作），同时，进销存系统收到消息通知后也会即时地更新商品库存的数量。这样，便实现异构系统之间的松耦合、异步通信。当然，真实场景可能比这里更复杂，但是实现思路上都大同小异。

在理解了上述实例之后，有必要了解下Java EE中被广泛应用和实现的JMS（Java消息服务）。

JMS是一种关于消息的规范，业界流行的ActiveMQ则是实现了JMS规范的开源消息总线。

JMS支持两种模式：发布/订阅模式和队列模式（点对点模式）。其中，发布/订阅模式借鉴了现实生活中的出版社（发布图书）和读者（订阅图书），消息的消费者（读者）只需要订阅自己感兴趣的消息（图书）即可，消息生产者（出版社）生产（出版）了消费者（读者）感兴趣的新消息（新书）后，会通知消费者（读者）接受处理。在JMS发布/订阅模式中，通常以Topic（主题）来标识消息，是一对多的模式，意味着同一个主题可以同时被多个消费者来订阅和消费。而在JMS 队列模型中，通常以Queue name来标识消息，是一对一的模型，意味着同一条消息只能被一个消费者接收并消费（且只能被消费一次）。在生产者和消费者都是集群的环境中，通常需要将这两种模式结合起来使用，情况会复杂很多，而且需要考虑容错性、负载均衡、消息一致性、消息优先级等复杂的问题。

业界主流的消息总线（消息中间件）产品，普遍支持消息过滤、自动重试、分布式事务、持久化、消息优先级、消息回溯、（生产者/消费者/中间件自身）集群、故障转移等高级特性。

总结

基于总线架构的主要优势在于：

l 可扩展性

使用消息架构，可以在不影响现有应用的情况下增加或移除应用。

l 低复杂度

每个应用只需要和总线通信，只有1个连接点，降低了应用程序集成的复杂度。

l 灵活性

对于构成复杂处理的应用程序通信组来说，只需要改变配置和控制路由参数就能满足业务逻辑或者需求变更，而不需要更改服务本身。

l 松耦合

应用程序直接和消息总线通信，不依赖其它应用程序，因此可以替换和修改。

l 可扩展性

可以把多个应用程序附加到总线上，进行并发处理，达到负载均衡的目的。

基于总线的模型，可以面向同构和异构系统（跨平台）。当前主要应用于传统企业应用的整合与系统集成中（例如：电信、保险、金融等行业）。由于基于总线的模型是一种集中式的架构，总线自身容易形成性能瓶颈，而且在实现高可用和容错性方面的复杂度和成本相对较高。所以，该模式并不是很适合于高并发、高性能、高吞吐量的互联网应用。

注：关于消息总线（消息中间件）的知识点很多，在实际应用中还有很多更加深入和复杂的细节问题。由于篇幅问题，笔者就不做过多的细节介绍和展开，感兴趣的读者，可以自行去查阅相关资料或者参考开源产品，做深入的学习和研究。

ESB产品主要包括：开源Mule ESB、ServiceMix、JBoss ESB，商业的Oracle ESB、BEA AquaLogic ServiceBus，.NET领域的NService Bus、MassTransit等。

MQ产品主要包括：ActiveMQ、RabbiteMQ、ZeroMQ、RocketMQ、Kafka、MSMQ等。

系列文章目录：

1.SOA浅析

（从理论角度讲述SOA和服务的概念，设计原则，面临的问题等）

2.SOA之基于服务总线的设计

（从设计的角度讲述服务总线--比较适合企业级系统集成的设计方式）

3.大型分布式网站的演变历程

（随着网站快速发展，解决业务复杂化、大流量、稳定性等问题的必经之路。正所谓“天下大势，分久必合，合久必分”。

重点不是讲负载均衡这些手段，而是设计层面的“集中式”到“分布式”）

4.SOA架构体系之通信协议和远程调用（RPC）

（讲解具体的实现技术，对比各自优缺点）

5.SOA之基于服务框架的应用

（服务化实践--介绍流行的服务框架，重点演示一种服务框架的使用）