面向功能拆分的(常见)微内核架构及其实现

2020, May 31    

基本架构

微内核架构包含两类组件:

  • 核心系统(core system)

    核心系统负责和具体业务功能无关的通用功能,例如模块加载、模块间通信等;

  • 插件模块(plug-in modules)。

    插件模块负责实现具体的业务逻辑;

核心系统 Core System 功能比较稳定,不会因为业务功能扩展而不断修改,插件模块可以根据业务功能的需要不断地扩展。 微内核的架构本质就是将变化部分封装在插件里面,从而达到快速灵活扩展的目的,而又不影响整体系统的稳定.

设计关键点

  1. 插件管理核心系统需要知道当前有哪些插件可用,如何加载这些插件,什么时候加载插件。 常见的实现方法是插件注册表机制。 核心系统提供插件注册表(可以是配置文件,也可以是代码,还可以是数据库),插件注册表含有每个插件模块的信息, 包括它的名字、位置、加载时机(启动就加载,还是按需加载)等。

  2. 插件连接插件连接指插件如何连接到核心系统。 通常来说,核心系统必须制定插件和核心系统的连接规范,然后插件按照规范实现,核心系统按照规范加载即可。 常见的连接机制有 OSGi(Eclipse 使用)、消息模式、依赖注入(Spring 使用),甚至使用分布式的协议都是可以的,比如 RPC 或者 HTTP Web 的方式。

  3. 插件通信插件通信指插件间的通信。 虽然设计的时候插件间是完全解耦的,但实际业务运行过程中,必然会出现某个业务流程需要多个插件协作,这就要求两个插件间进行通信。 由于插件之间没有直接联系,通信必须通过核心系统,因此核心系统需要提供插件通信机制。这种情况和计算机类似,计算机的 CPU、硬盘、内存、网卡是独立设计的配件,但计算机运行过程中,CPU 和内存、内存和硬盘肯定是有通信的,计算机通过主板上的总线提供了这些组件之间的通信功能。微内核的核心系统也必须提供类似的通信机制,各个插件之间才能进行正常的通信。

OSGi 架构简析

OSGi 的全称是 Open Services Gateway initiative,本身其实是指 OSGi Alliance。

逻辑架构

模块 内容
Service Service Registry
LifeCycle BundleActivator、BundleContext
Module Bundle

模块层(Module 层)

模块层实现插件管理功能。OSGi 中,插件被称为 Bundle,每个 Bundle 是一个 Java 的 JAR 文件,每个 Bundle 里面都包含一个元数据文件 MANIFEST.MF,这个文件包含了 Bundle 的基本信息。例如,Bundle 的名称、描述、开发商、classpath,以及需要导入的包和输出的包等,OSGi 核心系统会将这些信息加载到系统中用于后续使用。

生命周期层(Lifecycle 层)

生命周期层实现插件连接功能,提供了执行时模块管理、模块对底层 OSGi 框架的访问。生命周期层精确地定义了 Bundle 生命周期的操作(安装、更新、启动、停止、卸载),Bundle 必须按照规范实现各个操作。

服务层(Service 层)

服务层实现插件通信的功能。OSGi 提供了一个服务注册的功能,用于各个插件将自己能提供的服务注册到 OSGi 核心的服务注册中心,如果某个服务想用其他服务,则直接在服务注册中心搜索可用服务中心就可以了。

规则引擎架构简析

规则引擎从结构上来看也属于微内核架构的一种具体实现,其中执行引擎可以看作是微内核,执行引擎解析配置好的业务流,执行其中的条件和规则,通过这种方式来支持业务的灵活多变.

  1. 可扩展通过引入规则引擎,业务逻辑实现与业务系统分离,可以在不改动业务系统的情况下扩展新的业务功能。
  2. 易理解规则通过自然语言描述,业务人员易于理解和操作,而不像代码那样只有程序员才能理解和开发。
  3. 高效率规则引擎系统一般提供可视化的规则定制、审批、查询及管理,方便业务人员快速配置新的业务。

如何实现

  1. 插件管理规则引擎中的规则就是微内核架构的插件,引擎就是微内核架构的内核。规则可以被引擎加载和执行。规则引擎架构中,规则一般保存在规则库中,通常使用数据库来存储。

  2. 插件连接类似于程序员开发的时候需要采用 Java、C++ 等语言,规则引擎也规定了规则开发的语言,业务人员需要基于规则语言来编写规则文件,然后由规则引擎加载执行规则文件来完成业务功能,因此,规则引擎的插件连接实现机制其实就是规则语言。

  3. 插件通信规则引擎的规则之间进行通信的方式就是数据流和事件流,由于单个规则并不需要依赖其他规则,因此规则之间没有主动的通信,规则只需要输出数据或者事件,由引擎将数据或者事件传递到下一个规则。

目前最常用的规则引擎是开源的 JBoss Drools,采用 Java 语言编写,基于 Rete 算法(参考https://en.wikipedia.org/wiki/Rete_algorithm)。Drools 具有下面这些优点:非常活跃的社区支持,以及广泛的应用。快速的执行速度。与 Java Rule Engine API(JSR-94)兼容。提供了基于 Web 的 BRMS——Guvnor,Guvnor 提供了规则管理的知识库,通过它可以实现规则的版本控制,以及规则的在线修改与编译,使得开发人员和系统管理人员可以在线管理业务规则。虽然 Drools 号称简单易用,但实际上其规则语言还是和编程语言比较类似,在实际应用的时候普通业务人员面对这样的规则语言,学习成本和理解成本还是比较高的。

ps: 流程引擎应该是粗粒度的规则引擎