架构设计

本章节将详细介绍电商微服务系统的架构设计，包括服务划分、通信方式、数据存储和部署方案。

📋 学习目标

完成本章节后，你将能够：

🏗️ 系统架构

整体架构图

┌─────────────────────────────────────────────────────────┐
│                     客户端层                              │
│              (Web/Mobile/API Client)                     │
└──────────────────────┬──────────────────────────────────┘
                       │ HTTP
                       │
┌──────────────────────▼──────────────────────────────────┐
│                    API 网关层                            │
│  ┌──────────────────────────────────────────────────┐  │
│  │  API Gateway (Port 8080)                        │  │
│  │  - 路由转发                                       │  │
│  │  - 协议转换 (HTTP → gRPC)                        │  │
│  │  - 认证授权                                       │  │
│  │  - 限流熔断                                       │  │
│  └──────────────────────────────────────────────────┘  │
└──────────────────────┬──────────────────────────────────┘
                       │ gRPC
        ┌──────────────┼──────────────┐
        │              │              │
┌───────▼──────┐ ┌─────▼──────┐ ┌─────▼──────┐
│  用户服务     │ │  订单服务   │ │  商品服务   │
│ (Port 5001)  │ │ (Port 5002) │ │ (Port 5003) │
│              │ │             │ │             │
│ - 用户注册    │ │ - 订单创建   │ │ - 商品管理   │
│ - 用户登录    │ │ - 订单查询   │ │ - 库存管理   │
│ - 用户信息    │ │ - 状态更新   │ │ - 商品查询   │
│ - 用户验证    │ │             │ │             │
└───────┬──────┘ └─────┬──────┘ └─────────────┘
        │              │
        │              │ gRPC (调用用户服务)
        │              │
        └──────────────┘
              │
              │ 服务注册/发现
              │
       ┌──────▼──────┐
       │   Consul    │
       │ (Port 8500) │
       │             │
       │ - 服务注册   │
       │ - 服务发现   │
       │ - 健康检查   │
       └─────────────┘

🎯 服务划分

服务边界原则

业务边界: 按业务领域划分服务
数据边界: 每个服务拥有独立的数据存储
团队边界: 服务可以由不同团队独立开发
技术边界: 服务可以使用不同的技术栈

服务职责

1. 用户服务 (User Service)

职责:

用户注册和登录
用户信息管理
用户认证和验证
用户权限管理

数据:

用户基本信息
用户认证信息
用户配置信息

接口:

CreateUser: 创建用户
GetUser: 获取用户信息
UpdateUser: 更新用户信息
DeleteUser: 删除用户
ValidateUser: 验证用户
Login: 用户登录

2. 商品服务 (Product Service)

职责:

商品信息管理
商品库存管理
商品分类管理
商品搜索

数据:

商品基本信息
商品库存信息
商品分类信息

接口:

CreateProduct: 创建商品
GetProduct: 获取商品信息
UpdateProduct: 更新商品信息
DeleteProduct: 删除商品
ListProducts: 获取商品列表
UpdateStock: 更新库存
CheckStock: 检查库存

3. 订单服务 (Order Service)

职责:

订单创建和管理
订单状态跟踪
订单查询
订单统计

数据:

订单基本信息
订单项信息
订单状态信息

依赖:

调用用户服务验证用户
调用商品服务检查库存（可选）

接口:

CreateOrder: 创建订单
GetOrder: 获取订单信息
GetUserOrders: 获取用户订单列表
UpdateOrderStatus: 更新订单状态
CancelOrder: 取消订单

4. API 网关 (API Gateway)

职责:

统一 API 入口
路由转发
协议转换 (HTTP → gRPC)
认证和授权
限流和熔断
请求日志和监控

特点:

无状态服务
可水平扩展
不存储业务数据

🔌 服务间通信

通信方式

1. gRPC 同步调用

使用场景:

需要立即响应的操作
服务间数据查询
服务间数据验证

示例:

// 订单服务调用用户服务验证用户
userClient.ValidateUser(ctx, &userpb.ValidateUserRequest{
    UserId: order.UserId,
})

2. 服务发现

使用 Consul:

服务自动注册
服务自动发现
健康检查
负载均衡

流程:

服务启动时注册到 Consul
服务调用时从 Consul 发现目标服务
使用 gRPC 客户端连接服务
定期健康检查

通信协议

Protocol Buffers 定义

protobuf

// user.proto
service UserService {
  rpc GetUser(GetUserRequest) returns (UserResponse);
  rpc ValidateUser(ValidateUserRequest) returns (ValidateUserResponse);
}

// order.proto
service OrderService {
  rpc CreateOrder(CreateOrderRequest) returns (OrderResponse);
}

💾 数据存储

存储方案

1. 数据隔离

每个服务拥有独立的数据存储：

用户服务: user_service.db
订单服务: order_service.db
商品服务: product_service.db

2. 数据库选择

开发环境: SQLite（简单、快速）

生产环境:

PostgreSQL（推荐）
MySQL
MongoDB（文档存储）

3. 数据一致性

最终一致性:

服务间通过事件或消息队列同步
允许短暂的数据不一致

强一致性:

使用分布式事务（2PC、Saga）
性能开销较大

数据模型

用户服务数据模型

sql

CREATE TABLE users (
    id INTEGER PRIMARY KEY AUTOINCREMENT,
    username TEXT UNIQUE NOT NULL,
    email TEXT UNIQUE NOT NULL,
    password TEXT NOT NULL,
    full_name TEXT,
    created_at DATETIME DEFAULT CURRENT_TIMESTAMP,
    updated_at DATETIME DEFAULT CURRENT_TIMESTAMP
);

订单服务数据模型

sql

CREATE TABLE orders (
    id INTEGER PRIMARY KEY AUTOINCREMENT,
    user_id INTEGER NOT NULL,
    items TEXT NOT NULL,  -- JSON 格式
    total_amount REAL NOT NULL,
    status TEXT NOT NULL DEFAULT 'pending',
    shipping_address TEXT,
    created_at DATETIME DEFAULT CURRENT_TIMESTAMP,
    updated_at DATETIME DEFAULT CURRENT_TIMESTAMP
);

商品服务数据模型

sql

CREATE TABLE products (
    id INTEGER PRIMARY KEY AUTOINCREMENT,
    name TEXT NOT NULL,
    description TEXT,
    price REAL NOT NULL,
    stock INTEGER NOT NULL DEFAULT 0,
    category TEXT,
    created_at DATETIME DEFAULT CURRENT_TIMESTAMP,
    updated_at DATETIME DEFAULT CURRENT_TIMESTAMP
);

🚀 部署方案

部署架构

┌─────────────────────────────────────────┐
│         Docker Compose / K8s            │
│                                         │
│  ┌──────────┐  ┌──────────┐          │
│  │ Consul    │  │ Gateway  │          │
│  │ (1实例)   │  │ (多实例)  │          │
│  └──────────┘  └──────────┘          │
│                                         │
│  ┌──────────┐  ┌──────────┐          │
│  │ User      │  │ Order    │          │
│  │ (多实例)  │  │ (多实例)  │          │
│  └──────────┘  └──────────┘          │
│                                         │
│  ┌──────────┐                         │
│  │ Product  │                         │
│  │ (多实例)  │                         │
│  └──────────┘                         │
└─────────────────────────────────────────┘

扩展策略

水平扩展: 每个服务可以运行多个实例
负载均衡: 通过 Consul 实现客户端负载均衡
服务隔离: 每个服务独立部署和扩展

🔒 安全设计

认证和授权

JWT Token: 用户登录后获取 Token
Token 验证: 网关验证 Token
服务间认证: 使用服务密钥或 mTLS

数据安全

密码加密: 使用 bcrypt 加密密码
敏感数据: 不传输敏感信息
HTTPS: 生产环境使用 HTTPS

📊 监控和日志

监控指标

服务指标: 请求数、响应时间、错误率
系统指标: CPU、内存、网络
业务指标: 订单数、用户数、商品数

日志收集

集中式日志: 使用 ELK 或 Loki
日志格式: 结构化日志（JSON）
日志级别: DEBUG、INFO、WARN、ERROR

🎯 最佳实践

1. 服务设计

✅ 单一职责原则
✅ 高内聚低耦合
✅ 无状态服务
✅ 版本管理

2. 通信设计

✅ 异步优先
✅ 超时设置
✅ 重试机制
✅ 熔断保护

3. 数据设计

✅ 数据隔离
✅ 最终一致性
✅ 缓存策略
✅ 数据备份

📚 下一步

架构设计完成后，可以开始实现各个服务：

用户服务 - 实现用户服务
商品服务 - 实现商品服务
订单服务 - 实现订单服务

✅ 架构设计完成！ 现在可以开始实现各个微服务了。

架构设计 ​

📋 学习目标 ​

🏗️ 系统架构 ​

整体架构图 ​

🎯 服务划分 ​

服务边界原则 ​

服务职责 ​

1. 用户服务 (User Service) ​

2. 商品服务 (Product Service) ​

3. 订单服务 (Order Service) ​

4. API 网关 (API Gateway) ​

🔌 服务间通信 ​

通信方式 ​

1. gRPC 同步调用 ​

2. 服务发现 ​

通信协议 ​

Protocol Buffers 定义 ​

💾 数据存储 ​

存储方案 ​

1. 数据隔离 ​

2. 数据库选择 ​

3. 数据一致性 ​

数据模型 ​

用户服务数据模型 ​

订单服务数据模型 ​

商品服务数据模型 ​

🚀 部署方案 ​

部署架构 ​

扩展策略 ​

🔒 安全设计 ​

认证和授权 ​

数据安全 ​

📊 监控和日志 ​

监控指标 ​

日志收集 ​

🎯 最佳实践 ​

1. 服务设计 ​

2. 通信设计 ​

3. 数据设计 ​

📚 下一步 ​