騰訊員工總結(jié)：python后端開(kāi)發(fā)架構(gòu)的演進(jìn)

作者：硅步  來(lái)源：zhu327.github.io/2018/07/19/python后端架構(gòu)演進(jìn)/

來(lái)騰訊之前在前公司做了3年的后端開(kāi)發(fā)，經(jīng)歷一款SaaS產(chǎn)品從0到10（還沒(méi)有到100, 哈哈哈）的過(guò)程，3年間后端的架構(gòu)逐步演變，在微服務(wù)的實(shí)踐過(guò)程中遇到的問(wèn)題也越來(lái)越多，在這里總結(jié)下。

產(chǎn)品是一款服務(wù)于人力資源的SaaS在線服務(wù)，面向HR有Web Android/iOS 小程序多個(gè)客戶端，后端采用RESTful風(fēng)格API來(lái)提供服務(wù)。主要使用Python語(yǔ)言，方便快速迭代。

架構(gòu)的演進(jìn)經(jīng)歷了4個(gè)大的階段：1. MVC 2. 服務(wù)拆分 3. 微服務(wù)架構(gòu) 4. 領(lǐng)域驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)

1. MVC

項(xiàng)目剛開(kāi)始的時(shí)候，后端同事不超過(guò)5個(gè)，這個(gè)階段主要的工作是實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的原型，沒(méi)有太多的考慮架構(gòu)，使用Django來(lái)快速實(shí)現(xiàn)功能，DB的表結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)好之后，抽象出功能View，由于產(chǎn)品設(shè)計(jì)也很不完善，后端需要很多的預(yù)留設(shè)計(jì)，避免產(chǎn)品邏輯的變更帶來(lái)整個(gè)表結(jié)構(gòu)的變動(dòng)，在這個(gè)階段代碼上最重要的是確定適合團(tuán)隊(duì)的代碼規(guī)范，代碼檢查規(guī)則。

整體上架構(gòu)如上圖，Nginx負(fù)責(zé)負(fù)載均衡，分發(fā)流量到多個(gè)Django服務(wù)，Django處理邏輯，需要異步任務(wù)就交給Celery，然后數(shù)據(jù)量比較大的地方使用Redis做緩存。同時(shí)還有實(shí)時(shí)消息通知的需要使用了Nginx Push Module。

問(wèn)題與優(yōu)化方式：

1、Django并發(fā)性能差 使用uWSGI Master+Worker 配合 gevent 攜程支持高并發(fā)

2、Redis連接數(shù)過(guò)多 使用redis-py自帶的連接池來(lái)實(shí)現(xiàn)連接復(fù)用

3、MySQL連接數(shù)過(guò)多 使用djorm-ext-

pool（https://github.com/djangonauts/djorm-ext-pool）連接池復(fù)用連接

4、Celery配置gevent支持并發(fā)任務(wù)

隨著開(kāi)發(fā)的功能越來(lái)越多，Django下的app也越來(lái)越多，這就帶了發(fā)布上的不方便，每次發(fā)布版本都需要重啟所有的Django服務(wù)，如果發(fā)布遇到問(wèn)題，只能加班解決了。而且單個(gè)Django工程下的代碼量也越來(lái)越多，不好維護(hù)。

2. 服務(wù)拆分

隨著后端團(tuán)隊(duì)的壯大，分給每個(gè)同事的需求也越來(lái)越細(xì)，如果繼續(xù)在一個(gè)工程里面開(kāi)發(fā)所有的代碼，維護(hù)起來(lái)的代價(jià)太高，而我們的上一個(gè)架構(gòu)中在Django里面已經(jīng)按模塊劃分了一個(gè)個(gè)app，app內(nèi)高類聚，app之間低耦合，這就為服務(wù)的拆分帶來(lái)了便利。拆分的過(guò)程沒(méi)有遇到太大的問(wèn)題，初期的拆分只是代碼的分離，把公用的代碼抽離出來(lái)實(shí)現(xiàn)一個(gè)公用的Python庫(kù)，數(shù)據(jù)庫(kù)，Redis還是共用，隨著負(fù)載的增加，數(shù)據(jù)庫(kù)也做了多實(shí)例。

如上圖，服務(wù)之間盡量避免相互調(diào)用，需要交互的地方采用http請(qǐng)求的方式，內(nèi)網(wǎng)的調(diào)用使用hosts指向內(nèi)網(wǎng)地址。

問(wèn)題與優(yōu)化方式：

• Nginx Push Module由于長(zhǎng)時(shí)間沒(méi)有維護(hù)，長(zhǎng)連接最大數(shù)量不夠，使用Tornado + ZeroMQ實(shí)現(xiàn)了tormq（https://github.com/zhu327/tormq）服務(wù)來(lái)支撐消息通知

服務(wù)之間的調(diào)用采用http的方式，并且要求有依賴的服務(wù)主機(jī)配置hosts指向被調(diào)用的地址，這樣帶來(lái)的維護(hù)上的不方便。以及在調(diào)用鏈的過(guò)程中沒(méi)有重試，錯(cuò)誤處理，限流等等的策略，導(dǎo)致服務(wù)可用性差。隨著業(yè)務(wù)拆分，繼續(xù)使用Nginx維護(hù)配置非常麻煩，經(jīng)常因?yàn)樾薷腘ginx的配置引發(fā)調(diào)用錯(cuò)誤。每一個(gè)服務(wù)都有一個(gè)完整的認(rèn)證過(guò)程，認(rèn)證又依賴于用戶中心的數(shù)據(jù)庫(kù)，修改認(rèn)證時(shí)需要重新發(fā)布多個(gè)服務(wù)。

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3. 微服務(wù)架構(gòu)

首先是在接入層引入了基于OpenResty的Kong API Gateway，定制實(shí)現(xiàn)了認(rèn)證，限流等插件。在接入層承接并剝離了應(yīng)用層公共的認(rèn)證，限流等功能。在發(fā)布新的服務(wù)時(shí)，發(fā)布腳本中調(diào)用Kong admin api注冊(cè)服務(wù)地址到Kong，并加載api需要使用插件。

為了解決相互調(diào)用的問(wèn)題，維護(hù)了一個(gè)基于gevent+msgpack的RPC服務(wù)框架doge，借助于etcd做服務(wù)治理，并在rpc客戶端實(shí)現(xiàn)了限流，高可用，負(fù)載均衡這些功能。

在這個(gè)階段最難的技術(shù)選型，開(kāi)源的API網(wǎng)關(guān)大多用Golang與OpenResty(lua)實(shí)現(xiàn)，為了應(yīng)對(duì)我們業(yè)務(wù)的需要還要做定制。前期花了1個(gè)月時(shí)間學(xué)習(xí)OpenResty與Golang，并使用OpenResty實(shí)現(xiàn)了一個(gè)短網(wǎng)址服務(wù)shorturl用在業(yè)務(wù)中。最終選擇Kong是基于Lua發(fā)布的便利性，Kong的開(kāi)箱即用以及插件開(kāi)發(fā)比較容易。性能的考量倒不是最重要的，為了支撐更多的并發(fā)，還使用了云平臺(tái)提供的LB服務(wù)分發(fā)流量到2臺(tái)Kong服務(wù)器組成的集群。集群之間自動(dòng)同步配置。

餓了么維護(hù)一個(gè)純Python實(shí)現(xiàn)的thrift協(xié)議框架thriftpy，并提供很多配套的工具, 如果團(tuán)隊(duì)足夠大，這一套R(shí)PC方案其實(shí)是合適的，但是我們的團(tuán)隊(duì)人手不足，水平參差不齊，很難推廣這一整套學(xué)習(xí)成本高昂的方案。最終我們開(kāi)發(fā)了類Duboo的RPC框架doge，代碼主要參考了weibo開(kāi)源的motan。

4. 領(lǐng)域驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)

在這一架構(gòu)中我們嘗試從應(yīng)用服務(wù)中抽離出數(shù)據(jù)服務(wù)層，每一個(gè)數(shù)據(jù)服務(wù)包含一個(gè)或多個(gè)界限上下文，界限上下文類只有一個(gè)聚合根來(lái)暴露出RPC調(diào)用的方法。數(shù)據(jù)服務(wù)不依賴于應(yīng)用服務(wù)，應(yīng)用服務(wù)可以依賴多個(gè)數(shù)據(jù)服務(wù)。有了數(shù)據(jù)服務(wù)層，應(yīng)用就解耦了相互之間的依賴，高層服務(wù)只依賴于底層服務(wù)。

在我離職時(shí)領(lǐng)域驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)還在學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)階段，還沒(méi)有落地，但是我相信前公司的后端架構(gòu)一定會(huì)往這個(gè)方向繼續(xù)演進(jìn)。

# 總結(jié)

架構(gòu)的設(shè)計(jì)，技術(shù)的選型，不能完全按照流行的技術(shù)走，最終還是服務(wù)于產(chǎn)品，服務(wù)于客戶的需求。設(shè)計(jì)過(guò)程中由于團(tuán)隊(duì)，人員的結(jié)構(gòu)問(wèn)題，有很多的妥協(xié)之處，如何在妥協(xié)中找到最優(yōu)解才是最大的挑戰(zhàn)。

Service Mesh這種新一代的微服務(wù)架構(gòu)正在成為主流，雖然現(xiàn)在的工作與微服務(wù)無(wú)關(guān)了，但是也還會(huì)繼續(xù)關(guān)注學(xué)習(xí)。