平台设计(2) 模块化机制初探

前言:复杂的问题会在任何领域都出现,但是解决它们的总体策略通常是一样的:分而治之。我们会将问题拆分为更容易解决的子问题,然后这些方案再按照与分解相反的方式组合在一起形成整体的解决方案。
在软件工程领域也是如此,为适应需求的变化和快速增长的同时,又要保证系统不会随之腐化和失控,需要我们将系统进行整体的功能切分,形成独立自治的模块,模块和模块间相对独立,模块间采用事件或服务进行通讯,最后通过多个模块组合在一起构建复杂的业务系统。
理论毕竟是理论,实践方能出真知,因此我们借鉴大名鼎鼎的分布式搜索引擎ElasticSearch是如何实现模块化的。下图展示了ES的模块:

可以看到,这么一个复杂的分布式搜索引擎实现通过guice的模块化处理,有了一个清晰的结构。这样的模块化组织设计,为我们系统的分层,降低耦合度也非常有好处。下面我们将更深入模块实现的细节和一些实践,以帮助我们构建模块化平台。
模块元数据(Metadata)
我们可以给模块定义元数据,用来描述模块的基本信息,从而可以方便平台对模块的生命周期进行管理和监控。
ModuleMetaData:{name(名称), type(类型), setting(配置)}
模块命名空间(NameSpace)
我们可以看到多个模块基于他们在源代码树或者代码中的调用情况被放进了不同的命名空间中。不同的侧面,诸如插件,监控,环境设置服务是分割的功能实体,他们之间没有模块层面的依赖。模块可能已经太过庞大或者难以复合使用的将会被进一步分割成嵌套命名空间中的稍小的模块。如果把模块系统类比成文件系统,模块是一个文件,那么命名空间就像是文件夹,相关的模块通过命名空间归类管理。命名空间和模块形成一个树状结构。 通过命名空间+模块名可以唯一的定位到一个模块。
这样平台的功能和结构便可以通过:{Namespace:Module Name: Bound Class}清晰管理起来。
模块扩展和替换
大多数模块仅仅会提供一个或者多个类或接口,但是某些模块可以产生它们需要的新模块。这些模块通常依赖当前Setting对象而产生,这是在启动ES的时候从elasticseasrch.yml中读取的。这就让第三方开发人员能够写出替代或者扩展ES内置功能,可以通过默认的配置系统来开启和配置这些插件。当我们需要完全替换ES中整个模块的实现时,这些模块提供给我们一种简单增加ES能力的方法。因为所有由模块系统实例化的类可能需要一个到任何其他由同一个系统实例化的类的引用,于是通过良定义的接口很容易扩展功能。譬如,默认elasticsearch是使用netty作为http的容器,由于netty并没有权限模块,所以默认ES没有任何的权限控制,直接通过http就可以进行任何操作,除非把http禁用。 基于安全考虑,如果打算切换http的实现,使用jetty自带的权限管理进行一些权限的控制,同时也可以支持通过https协议来访问es,只需要更换一个配置值那样简单(http.type),同时引入jetty插件,在ES的配置文件增加一行http.type:com.sonian.elasticsearch.http.jetty.JettyHttpServerTransportModule即可。
那么,ES是如何做到这一点的呢? 我们来看下TransportModule这个类的实现。

public class TransportModule extends AbstractModule implements SpawnModules {

    private final Settings settings;
    
    public static final String TRANSPORT_TYPE_KEY = "transport.type";

    public TransportModule(Settings settings) {
        this.settings = settings;
    }

    @Override
    public Iterable<? extends Module> spawnModules() {
        Class<? extends Module> defaultTransportModule;
        if (DiscoveryNode.localNode(settings)) {
            defaultTransportModule = LocalTransportModule.class;
        } else {
            defaultTransportModule = NettyTransportModule.class;
        }
        return ImmutableList.of(Modules.createModule(settings.getAsClass(TRANSPORT_TYPE_KEY, defaultTransportModule, "org.elasticsearch.transport.", "TransportModule"), settings));
    }

    @Override
    protected void configure() {
        bind(TransportService.class).asEagerSingleton();
    }
}

我们可以看到,ES在模块加载的时候进行了处理,通过读取配置进行动态替换实现,以实现灵活的扩展功能。
基于以上分析,在了解模块的功能和扩展方式后,后续我们会借鉴这样的模块化思想,来构建我们自己的业务集成开发平台。

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