2021年，我司研发了《即时通讯系统》，该系统支持用户进行一对一、一对多、多对多等模式的通话，主要的模块有用户模块、群组模块、广播模块、监控模块、信息加密模块、审核内容模块等，在本次项目中笔者担任系统架构师一职，负责系统架构。
以该项目问题，论述了软件系统分层架构的具体实现，主要可以分为接入层，逻辑层，持久层三个层面，接入层主要用于处理用户的响应，并由逻辑层进行实际的业务处理；逻辑层负责系统实际功能的运行；持久层负责将数据进行持久化到存储设备中等。最后系统顺利按计划进行交付并通过验收，经系统用户反馈使用体验良好。
正文
笔者在一个私人企业任职，所在公司由于内部员工的交流协作以及拓展公司的业务范畴，应公司的业务需求研发了《即时通讯系统》，在本次项目中担任项目的系统架构师，主要负责系统架构方面。
该项目主要以用户的通信功能作为核心，可以进行一对一的单点通信，一对多的广播通信，多对多的群组通信等，还支持同步、异步、半同步等多种模式的消息投递方式，主要的模块有用户模块、群组模块、广播模块、监控模块、信息加密模块、审核内容模块等。同时还开放了外部接口，方便其他系统或网页拓展相关功能，完成即时通讯功能的植入。
经过研讨和商论，需要对系统架构的分层架构进行合理划分，提出一个合理的系统架构，并确保已标识的构件可以映射到架构中，层次是否清晰，构件的相互关系及设计是否合理，架构是否满足了功能需求及非功能需求，经过详细的分析与设计，最终将架构分为三层：表现层、逻辑层、持久层。
该系统最终经过设计决定采用了Spring Cloud微服务架构，并采用微服务网关不仅仅只是为用户提供了单一的系统入口，还可以将用户请求的HTTP协议转换为微服务内部协议，完成传输协议的转换，数据格式的转换，消息过滤，消息路由等功能。同时微服务网关还可以实现对微服务的心跳，保证微服务的可用性，微服务网关还可以对服务进行服务熔断，流量限流，服务降级等功能。同时为了解决微服务相互通信难以找到服务对象的问题，采用了服务发现机制，并在内网部署了DNS内部解析，方便容器以较为通用的格式查找对应的微服务实例，也方便进行透明负载均衡的处理。
表现层
表现层的主要功能是为用户显示最终的结果信息，接收用户请求，页面跳转，逻辑下沉等功能，采用MVC架构实现，通过控制器接受用户的请求信息，选择相应的视图，并调用对应的业务模型，业务模型返回相应的数据，再将数据传递给视图，视图得到数据渲染出最后的结果信息页面，返回给用户进行展示。在本系统中采用了模板渲染的技术，将视图与控制器以及模型进行解耦，由于该系统为即时通讯系统，对实时性的需求较高，所以经过团队的研讨，最终决定采用了Websocket通信，保证了客户端与服务器端的长连接通信。由于即时通讯系统对读写的要求较高，所以可以适当在非实时的业务功能部分采用CDN进行缓存，当启用CDN时，用户访问系统会被分配到最近的边缘节点，由边缘节点负责返回用户所需要的结果信息，保护了核心节点的网络带宽及提高了用户的响应速度，并可以将一部分较为简单的计算由CDN的边缘节点部分进行计算，批量发给核心节点进行更新等操作，节省了核心节点的资源消耗。
逻辑层
逻辑层主要功能是处理业务的核心逻辑，可以分为业务逻辑组件，业务逻辑实体，业务逻辑工作流，业务逻辑框架。业务逻辑组件分为接口和实现类，接口定义了业务逻辑组件的实现类的标准函数接口。通常按模块对组件进行划分，一个模块就是一个对应组件，一个组件由多个DAO组成。业务逻辑工作流是以预定义的规则传递文档，信息，任务的过程自动进行，从而实现某个预期的业务目标或帮助用户完成。业务逻辑实体是对业务数据及相关功能的状态访问，通常来自于多个表，实体可以通过IO参数传递并且是可序列化的，保持自身的状态，业务逻辑层是系统的核心组件，以容器的形式存在，便于开发，复用，拓展等。在该层采用了微服务的架构设计，以功能进行划分为不同小且独立的微服务，每个微服务都可以进行独立部署，且微服务对异构型支持良好，可以根据相关业务的需求选择合适的编程语言及相关工具、框架等，如微服务既可以选择使用中央存储结构也可以使用独立存储结构，微服务之间可以以同步/异步/工作流等方式进行相互通信，同时由于即时通信系统对可靠性要求较高，所以核心的业务部分需采用消息订阅队列的形式进行相互传递，消息订阅队列将会对未成功响应的消息进行持久化处理，防止在异常或错误的情况下导致消息丢失，同时可以进行异常数据过滤等，大大保证了系统的可靠性和安全性。
持久层
持久层是将数据持久化到存储设备中，及对外部资源的访问，如与数据库进行通信等，由于采用了微服务架构，每个微服务都可以使用适合自己业务需求的数据库，同时即时通讯系统会产生大量的数据，应当在数据压力较大的服务采用分布式数据库，其支持高并发访问，同时数据存储结构松散，支持不同类型的数据，易于拓展和部署，支持海量数据的存储和检索。同时可以使用主从集群以及操作-查询分离模式进一步提高系统的性能，并解决了单点故障及峰值流量的问题。但由于即时通讯系统涉及大量的数据查询和写入，此时可以采用数据缓存机制，将实时性不强的业务数据在查询时优先利用数据缓存返回，减少数据库的压力，提高系统效率。同时针对用户较为敏感的核心数据，可以采用密钥表的方式进行处理，当需要读取对用敏感的保密字段时，只需在进行数据库操作时提前开启密钥表即可，在操作完毕后关闭密钥表，即可完成数据库中敏感字段的保密与安全防护功能。
总结
该系统已经上线一年，在企业中获得了一致好评，但在依然出现了一些问题，例如跨应用的事务一致性较为难解决，对此采用了两阶段提交保证了跨应用事务的数据一致性。
在该系统中通过表现层对用户展示最终的业务信息，通过逻辑层实现了对系统中核心关系的处理，通过持久化层实现了对象持久化到存储设备当中，软件系统分层架构的应用为系统的开发提供了强有力的支持，在本次的系统开发的过程中，在软件系统分层架构的具体应用时，也让我发现了自身的许多问题和不足，在今日的日子里会积极扩充自己的知识和能力，完善该系统的架构，同时为今日架构涉及过程中做到更加完善。
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