从服务端架构设计角度，深入理解大型APP架构升级

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2016-04-12 13:37 by 副主编 mengyidan1988 评论(4) 有17478人浏览

移动开发架构

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作者：王庆友，前1号店首席架构师，先后就职于eBay、腾讯、1号店等公司，精通电商业务，擅长复杂系统业务建模和架构分析，同时在构建大规模的分布式系统方面有丰富实践，尤其在大型系统的SOA改造方面有很深入的理论和实践，目前在寻找合作机会，微信号Brucetwins，个人公众号“架构之道”。
责编：钱曙光，关注架构和算法领域，寻求报道或者投稿请发邮件qianshg@csdn.net，另有「CSDN 高级架构师群」，内有诸多知名互联网公司的大牛架构师，欢迎架构师加微信qshuguang2008入群，备注姓名+公司+职位。

随着智能设备普及和移动互联网发展，移动端应用逐渐成为用户新入口，重要性越来越突出。但企业一般是先有PC端应用，再推APP，APP 1.0版的功能大多从现有PC应用平移过来，没有针对移动自身特点考虑APP的架构。随着APP越来越复杂，功能和非功能要求越来越高，架构的先天不足逐渐成为大型APP升级的瓶颈。

本文作者结合大型移动应用的落地实践，从服务端架构设计角度，阐述如何进行升级优化，为后续APP做大做强奠定架构基础，供大家参考。

本文主要内容包括：

V1架构
问题分析
V2架构
智能升降级
总结

V1架构
APP分手机端和服务端，手机端负责UI，相对简单，服务端负责提供数据和业务逻辑，相对更为关键。APP1.0版的服务端架构比较简单，一般在原有PC端Web应用的基础上增加无线接口，供APP调用，如图一所示。

服务端系统一方面以Web应用的方式提供给PC端浏览器访问，另一方面为支持移动，在Web应用基础上增加一些REST接口直接供APP访问，相应地，无线接口和Web应用作为同一工程开发，作为同一个应用部署，这种设计思路是很直接和自然的，可以快速把PC端功能复制到APP。

问题分析
上述设计是在现有Web应用上打补丁，体现的是PC思维无线化，把APP简单作为PC端应用的翻版，并把两者物理上捆绑在一起，带来一系列的问题：

1. 紧密耦合

无线接口和Web应用紧耦合，Web端的修改会影响无线接口，Web端的发布导致无线接口被动连带发布，Web端的bug影响无线接口的可用性，反过来也一样，无线接口的任何变化会影响Web应用。

2. 重复开发

无线接口除了给APP提供业务数据，还需要考虑一系列非功能性因素，如通讯协议和数据格式封装、安全控制、日志记录，性能监控等，这些对每个无线接口都适用。如果APP和后端系统直连，意味着每个后端系统都需要支持这些通用功能，导致重复开发。一旦这些通用需求有变化（如对数据传输进行加密增强），所有后端系统都要强制同步修改和上线，给项目管理带来很大挑战。

3. 稳定性

APP和多个后端系统直连，只要一个系统出问题，就会影响APP的可用性，缺乏故障隔离机制，导致APP非常脆弱。

这些问题本质上是因为没有把Web应用和APP做清晰隔离，导致相互影响，一损俱损。

那么如何实现有效隔离呢？首先两者共享核心的业务逻辑，所以核心业务逻辑要独立出来，以一致的方式供APP和Web调用；同时，无线接口服务于APP，和Web前端没有任何关系，需要进一步对它们进行剥离，单独维护和部署，经过拆分后架构如图二所示。

V2 架构
除了APP和Web应用拆分，架构改造还必须考虑APP自身的特点。APP一方面需要从服务端各个系统获取数据，这个是个性的，面向业务；另一方面所有调用需要非功能性的通用处理，这个是共性的，并且和业务无关。架构上需要做到统分结合，共性统一处理，个性分散处理。

最后，结合APP/Web拆分需求和APP自身特点，新的APP架构方案如图三所示。

1. 对等隔离

APP实际上和PC端浏览器是对等的，PC端应用有服务端，APP也需要自己独立的服务端，两个服务端都需要针对自身的特点，独立开发，独立部署，同时实现逻辑和物理层面的解耦，从架构层面彻底摆脱PC思维无线化。

2. 统一服务

核心逻辑从Web应用剥离出来，进行服务化改造，服务实现时不区分PC和无线，APP和Web应用都依赖于这些服务，一套接口，多方调用。

3. 统一网关入口
提供统一的无线网关，所有APP调用指向此网关，网关包括通用层、接口路由层、适配层。

通用层

拦截器接口定义如下：

Object filter(Object input) throws Exception

接口路由

经过通用逻辑预处理后，无线接口请求将进一步分发给后端处理（各个Adapter）。URL和Adapter在配置文件里做映射，分发逻辑根据请求中的URL信息，找到对应的Adapter，然后把请求交给Adapter处理。
配置例子如下：

www.Website.com/search SearchAdapter 
www.Website.com/detail DetailAdapter

服务适配
外部无线接口和内部SOA接口的输入输出格式以及通信协议很可能不一样，比如前者经常是HTTP+JSON格式，后者可能是Hessian+二进制格式，Adapter首先用于无线接口和内部SOA接口的适配，除此之外，Adapter还可能对多个SOA服务做聚合，对APP提供粗粒度的数据，以减少远程网络调用次数。实现上一般每个业务系统有一个Adapter，负责本系统无线接口的调用适配。
Adapter接口定义如下：

Object adapter(Object input) throws Exception

Adapter物理上是jar包，由各个业务线研发团队提供，作为相应SOA服务的前置，最终所有Adapter集中部署在网关，网关本身支持水平扩展。

智能升降级
网关支持集中管控的同时，也带来单点问题。假设后台某个服务接口，由于某种原因，性能有严重问题，对应Adapter处理很慢，那么网关所在服务器的线程很快被耗尽，导致单个接口拖垮整个系统。这种问题，单纯通过加机器，水平扩展网关数量是解决不了的，实践中，我们引入智能升降级机制快速隔离单个接口的影响，如图四所示：

针对特定一个接口，如果在一定时间间隔内（比如5秒钟），它的超时失败率到了一定比例（比如2%），网关会对该接口做降级处理，随机抛弃部分流量，比如只允许50%流量通过。下一个5秒再评估，如果失败率还没有改善，允许通过的流量降到25%，以此类推。

如果成功率好转，网关对该接口做升级处理，提升通过的流量比例，为了快速恢复，一般提升到原流量4倍，然后在下一个时间段再评估是否触发升降级。

整个过程全自动智能处理（为防止误判，可支持人工干预），这样单个接口出问题，不会影响整个网关的处理能力。

总结
APP服务端架构通过一系列的拆分和整合，既优化了公司整体应用架构，又为APP做大做强奠定良好基础，其带来的好处是全方面的：

1. 实现PC端应用和移动端应用分离，使两者彻底解耦，各自独立发展，APP从寄生藤变成并蒂莲。

2. 底层核心的SOA服务基于统一业务规则提供逻辑和数据，接口不区分PC、无线或其他渠道（如Open API），避免重复开发，避免业务逻辑被污染。所有前端一母同胞，本是同根生。

3. 根据无线本身的特点，支持系统层面的集中处理和业务层面的分散处理。通用逻辑支持插件化扩展，可以根据需要逐步补充；Adapter实现内外部接口的无缝转换，可以针对无线场景，做逻辑增强（如服务聚合）。前面师傅领进门，后面修行靠各妈。

4. 移动研发团队和各业务线研发团队各司其职，每个团队专注于自己擅长部分，移动团队负责APP客户端和网关通用逻辑处理，各业务线研发团队负责底层SOA服务及前端Adapter适配。上帝的归上帝，凯撒的归凯撒。

如果用一个字描述APP架构，V1是“爪”，年幼依托各家；V2是“丫”，长大独立成家。

新架构，大型APP的成年礼，你“Y”准备好了吗？