面向生产环境的SOA系统设计 by 程立

准备好发射了吗？面向生产环境的 SOA 系统设计程立 Alipay.com IT168 系统架构师大会，北京， 2009 年 8 月 28 日 02:39

典型 SOA 应用展现服务产品服务公共服务基础服务集成服务基础服务公共服务公共服务公共服务外部服务提供者服务使用者集成服务一个 SOA 应用由一系列服务松散复合而成。 02:39

服务使用者服务的内部外部服务资源外部服务每个服务都是自包含、自主运行的功能单元。 02:39 服务接入流程、任务、决策领域仓储领域对象服务代理

服务是基础架构单元作为基础业务、应用与技术架构单元，服务具有丰富的含义。服务使用者服务提供者服务质量约束服务位置功能描述交互模式通信协议消息格式 02:39

SOA 技术基础设施 SOA 应用需要一系列技术基础设施的支持。数据企业服务总线展现与交互流程与决策组件与服务数据与应用集成跨企业集成服务目录服务监控公共技术服务后端应用渠道 browser 客户端移动设备语音 … 外部企业应用 02:39

一个典型的电子支付应用商户接入订单处理支付处理清算处理通信前置资金记账收费处理营销处理客户信息银行支付清算网互联网商户 x3 安全核查通过建设基础业务平台，达到快速构建与改进上层的产品与解决方案的目标。基础业务平台产品与解决方案 x2 02:39

交付前，你胸有成竹吗
性能
容量
健壮
商户接入订单处理支付处理清算处理通信前置资金记账收费处理营销处理客户信息银行支付清算网互联网商户 x3 安全核查基础业务平台产品与解决方案？ x2 02:39

性能针对性能的分析与优化 02:39

响应时间分析如何合理地估算服务的响应时间？商户接入订单处理支付处理清算处理通信前置资金记账收费处理营销处理客户信息银行支付清算网互联网商户 x3 安全核查基础业务平台产品与解决方案 200 250 10 350 100 150 300 (10*3+350+100+150+300)+50 =980 990 x2 30 02:39

响应时间优化通过异步调用降低响应时间商户接入订单处理支付处理清算处理通信前置资金记账收费处理营销处理客户信息银行支付清算网互联网商户 x3 安全核查基础业务平台产品与解决方案 200 10 350 100 150 (10*3+350+100+150+10)+50 =690 700 @async 10/300 x2 250 30 02:39

响应时间优化通过 future 异步调用降低响应时间商户接入订单处理支付处理清算处理通信前置资金记账收费处理营销处理客户信息银行支付清算网互联网商户 x3 安全核查基础业务平台产品与解决方案 200 10 350 (10*3+350+max(100,150)+10)+50 =590 600 @async 10/300 @future @future 100 150 x2 250 30 02:39

关于性能的基础设施支持
知晓所有服务的响应时间数据 : 服务监控
支持各种异步服务使用 : 服务通信总线
数据企业服务总线展现与交互流程与决策组件与服务数据与应用集成跨企业集成服务目录服务监控公共技术服务后端应用渠道 browser 客户端移动设备语音 … 外部企业应用 02:39

小结
在设计阶段就必须估算与优化性能
准确估算性能依赖于真实的监控数据，尤其是业务平台的性能监控数据
灵活的服务通信设施使提升性能成为可能
02:39

容量针对容量的分析与优化 02:39

吞吐量分析如何合理地估算新业务上线对容量的需求？商户接入订单处理支付处理清算处理通信前置资金记账收费处理营销处理客户信息银行支付清算网互联网商户 x3 安全核查基础业务平台产品与解决方案？？ 50 50 150 50 50 50 50 x2 50 50 50 150 02:39

吞吐量分析平台容量对业务容量的约束商户接入订单处理支付处理清算处理通信前置资金记账收费处理营销处理客户信息银行支付清算网互联网商户 x3 安全核查基础业务平台产品与解决方案 50 50 150 50 50 50 50 x2 50 50 50 150 90 (3/5) 120 (4/5) 02:39 50*min(4/5, 3/5) =30

关键服务的吞吐量优化
充分扩容
平衡扩容
消除资源单点瓶颈
服务使用者服务提供者服务服务吞吐量伸缩公式伸缩上限单资源吞吐量上限 02:39

非关键服务的吞吐量优化非关键的业务服务的容量允许短路，提供降级服务。商户接入订单处理支付处理清算处理通信前置资金记账收费处理营销处理客户信息银行支付清算网互联网商户 x3 安全核查基础业务平台产品与解决方案 x2 @optional @optional 02:39

资源使用分析估算新业务对关键资源的使用 ( 以 SQL 执行次数为例 ) 商户接入订单处理支付处理清算处理通信前置资金记账收费处理营销处理客户信息银行支付清算网互联网商户 x3 安全核查基础业务平台产品与解决方案 5 10 6 10 8 15 10 x2 8 5 15 13 (13+(15*2))+10=53 23 (6*3+53+23+15+10)+10 =129 134 02:39

资源使用优化
通用服务代理缓存服务结果。
服务提供者支持检查资源更新时间戳。
服务使用者服务提供者 1. 查询 ( 资源 Id) 服务结果 cache key= 服务 + 操作 + 资源 Id value= 资源 Id+ 时间戳 + 服务结果通用服务代理 2. 检查 cache (Y) 5. 返回 cache 结果 3. 是否更新 ? 4. No 02:39

关于容量的基础设施支持
知晓所有服务的吞吐量与资源使用 : 服务监控
支持 optional 服务使用 : 服务通信总线
服务结果 cache: 服务代理
数据企业服务总线展现与交互流程与决策组件与服务数据与应用集成跨企业集成服务目录服务监控公共技术服务后端应用渠道 browser 客户端移动设备语音 … 外部企业应用服务代理 02:39

小结
在设计阶段就必须估算与优化容量
充分、平衡对业务平台进行扩容，既有前瞻性又控制成本
针对“热点”进行优化
准确估算容量依赖于真实的监控数据
区别业务的等级
02:39

健壮在不确定的世界中交付确定的服务 02:39

单个服务的故障条件服务使用者外部服务资源外部服务唯一确定的是不确定。并发请求重复请求超量请求资源不可用资源响应超时通信中断外部服务响应超时外部服务违背功能契约 BUG 处理超时服务不可用请求积压处理中断 02:39 服务接入流程、任务、决策领域仓储领域对象服务代理

故障空间组合爆炸处处都有多种故障可能，可能穷尽其组合吗？商户接入订单处理支付处理清算处理通信前置资金记账收费处理营销处理客户信息银行支付清算网互联网商户 x3 安全核查基础业务平台产品与解决方案 x2 重复请求 BUG 外部服务中断资源不可用 02:39

应对方式
避免发生
降低概率
控制影响
快速恢复
02:39 故障条件应对方式超量请求配额控制重复请求幂等控制并发请求并发控制请求积压请求丢弃服务 / 资源响应超时时间控制可恢复通信故障合理重试处理中断事务 / 分布事务 BUG 自检

局部配额控制
一种简单的基于令牌的配额控制方法。
令牌服务维持本地各个服务的可用令牌数。
服务接入令牌服务服务处理 1. 服务请求 2. 申请令牌 (Y) 3. 服务处理 4. 归还令牌 5. 返回结果服务接入令牌服务服务处理 1. 服务请求 2. 申请令牌 (N) 3. 拒绝请求 02:39

幂等服务同一个服务操作实例最多只允许执行一次。资源一个服务操作实例
两种操作实例标识法 :
基于业务活动
实例 Id= 业务活动 Id+ 操作序号
(2) 基于资源
实例 Id= 资源 Id+ 操作类型
动作 1 动作 2 动作 3 一次业务活动执行 02:39

幂等控制
一种简单的基于操作日志的幂等控制方法。
操作实例 Id 上建立唯一性约束。
操作日志不仅用于幂等控制，还可用于操作审计等用途。
服务接入操作日志服务服务处理 1. 服务请求 2. 登记日志 (OK) 3. 服务处理 4. 返回结果服务接入操作日志服务服务处理 1. 服务请求 2. 登记日志 ( 违背唯一约束 ) 3. 拒绝处理 02:39

基于资源的并发控制 ( 悲观 )
经典的资源并发控制方式。
事务长度限制了系统伸缩能力。
不适用热点资源。
资源服务处理引擎领域仓储 2. 加载并锁定资源 root 对象领域对象 / 服务 3. 领域对象操作 4. 持久领域对象 1. 开始事务 5. 提交事务 02:39

基于资源的并发控制 ( 乐观 )
同样经典的资源并发控制方式。
事务长度短，提高系统伸缩性。
同样不适用于热点资源。
资源服务处理引擎领域仓储 1. 加载领域对象领域对象 / 服务 2. 领域对象操作 4. 更新领域对象同时检查并发 3. 开始事务 5. 提交事务 02:39

基于分布式锁服务的并发控制
没有可加锁的资源，怎么办？
以操作实例 Id 作为锁标识。
每个锁都有生命周期 (lock_delay)
过期锁被自我释放。
服务处理时间不应超过 lock_delay 。
服务接入分布式锁服务服务处理 1. 服务请求 2. 申请互斥锁 ( 带 lock_delay) 3. 服务处理 5. 返回结果 4. 释放互斥锁超时，自动释放锁 02:39

请求丢弃
服务请求包含处理期限 ( = 请求发出时间 + 客户端超时设置 )
已过期的请求直接丢弃，腾出宝贵服务处理资源。
服务接入服务处理 1. 从队列中取出服务请求 3. 丢弃请求 2. 请求已过期？ (Yes) 02:39

时间控制
延误的处理比不处理更糟糕。
一个业务活动是否要继续处理，取决于整体期限。
整体期限在统一业务活动上下文中传输。
考虑服务器时间差异补偿。
商户接入订单处理支付处理清算处理通信前置资金记账收费处理营销处理客户信息银行支付清算网互联网商户 x3 安全核查基础业务平台产品与解决方案 x2 00:00.000/1000ms 00:00.800/500ms 00:01.100 > 00:01.000 02:39

领域自检
不变式
状态变迁
资源服务处理引擎领域仓储 2. 加载并锁定资源 root 对象领域对象 / 服务 4. 领域对象操作 6. 持久领域对象 1. 开始事务 7. 提交事务 3. 领域对象自检 5. 领域对象自检 02:39

分布事务 (TCC 模式 )
Try: 尝试执行业务
Confirm: 确认执行业务
Cancel: 取消执行业务
业务服务 tryX confirmX cancelX 02:39

分布事务 (TCC 模式 ) 基于 TCC 模式的分布事务执行过程示例。商户接入订单处理支付处理清算处理通信前置资金记账收费处理营销处理客户信息银行支付清算网互联网商户 x3 安全核查基础业务平台产品与解决方案 x2
一次资金记账操作分为两步 :
try: 完成所有账务处理必须的业务检查与资源 ( 资金 ) 预留。
confirm: 释放资源并真正进行账务处理。
confirm 操作在整个业务活动结束后由系统自动完成。
02:39

分布事务 ( 补偿模式 )
do: 真正执行业务
compensate : 业务补偿
业务服务 doX compensateX 02:39

分布事务 ( 补偿模式 ) 一次补偿模式的业务执行过程。商户接入订单处理支付处理清算处理通信前置资金记账收费处理营销处理客户信息银行支付清算网互联网商户 x3 安全核查基础业务平台产品与解决方案 x2 如果整个业务活动回滚，而积分已发放，该操作可以被补偿。 02:39

关于健壮的基础设施支持
控制请求量 : 配合管理服务
幂等控制 : 操作日志服务
并发控制 : 分布锁服务
时间控制 : 上下文服务
事务控制 : 分布事务服务
数据企业服务总线展现与交互流程与决策组件与服务数据与应用集成跨企业集成服务目录服务监控其它公共技术服务后端应用渠道 browser 客户端移动设备语音 … 外部企业应用服务代理操作日志配额管理分布锁上下文分布事务 02:39

小结
生产环境是严酷的
设计对故障条件免疫的服务
设计可靠、可恢复的业务活动
健壮的应用需要大量 SOA 基础设施的支持
02:39

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面向生产环境的SOA系统设计 by 程立

by Dahui Feng on Aug 30, 2009

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