微服务系统设计——数据模型与系统架构设计

骑猪看日落 2023-10-01 22:20 1阅读 0赞

## 摘要 ##

经过前面需求梳理，商场停车收费业务需求情况已经十分明了，本节就依据前文的输出作为输入，开始系统设计工作，包括功能模块设计、存储设计、架构设计等，为后面编码提供良好基础保障。

## 一、数据实体设计 ##

基于以上业务情况，按领域划分为七个小模块，每个模块中划分出相应实体、事件，通过软件简略画出关键数据实体-联系图（未包含所有实体），如下图所示：

1.  会员，车辆，月卡(绑定手机号，录入车辆，开月卡)
2.  车位，闸机(车辆停靠、车辆离开)
3.  积分(签到、兑换)
4.  计费规则(入场、出场)
5.  交易流水(支付、充值)
6.  消息(推送)
7.  洗车

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## 二、业务模块设计 ##

据第一篇需求分析的情况，我们已经识别出关键流程、主要业务模块以及模块中主要的业务实体、实体相关的事件。本案例完全可以采用单实体的模式开发，但为了模拟微服务开发的场景，所以这里按照微服务的设计方式来进行。根据关键业务实体联系与事件，将业务模块整合为七个子服务。

*  会员服务，包括会员信息、车辆信息、会员月卡
 *  基础资源服务，包括车位、闸机，车辆停靠记录
 *  计费服务，车辆出入场记录，计费规则
 *  积分服务，积分兑换，会员积分，会员签到得积分
 *  财务服务，支付流水，充值流水，财务统计
 *  消息服务，记录通知内容
 *  洗车服务，积分兑换的洗车券去场内洗车

服务的拆分粒度究竟多细，业界并没有统一的标准，必须依据公司团队情况、人员能力水平以及产品的使用情况来划分，不可过细，过粗也失去了微服务的意义。 每个微服务可交由二到三个开发人员维护，避免维护过多，分散精力，同时又可保证快速地响应维护升级。

## 三、存储系统设计 ##

微服务架构风格的一个好处，是持久性的封装。我们可以根据每个服务的需要，去选择不同的持久化技术。根据每种数据类型的特点而去选择数据存储的方法，也就是混合持久化，结构化存储与非结构化存储混合使用。不同服务间使用不同的存储模型，单一服务中也可以使用混合存储。既然要采用微服务化结构，从独立开发、运行、部署和运维都是单独的小应用。每个小应用内部业务逻辑处理，到数据库访问，以及数据库都是独立的。

依据本案例的业务场景，我们拆分为七个存储库，分别为：

*  park\_member——会员服务库
 *  park\_resource——停车场资源服务库
 *  park\_charging——计费服务库
 *  park\_card——积分服务库
 *  park\_finance——财务服务库
 *  park\_message——消息服务库
 *  park-carwash——洗车服务库

实际中有些实施微服务的团队，将服务拆分，但存储库依旧仍是一份，现实中应该有为数不少的存在。不能说不对，只能说不符合微服务的建议。

结构化存储采用社区版 MySQL 5.7+版本，非结构存储主要涉及到缓存这块，采用 Redis 4.0 +版本。（这里需要的根据具体的数据存储类型选择合适的数据存储工具，是否需要的事务，查询效率……等。）结构化存储中建议设计一些通用字段，主要用于跟踪数据记录，库表结构通用字段如下：

create_by` varchar(32) DEFAULT NULL COMMENT '创建人',
      `create_date` timestamp NOT NULL DEFAULT CURRENT_TIMESTAMP COMMENT '创建日期',
      `update_by` varchar(32) DEFAULT NULL COMMENT '更新人',
      `update_date` timestamp NOT NULL DEFAULT CURRENT_TIMESTAMP COMMENT '更新日期',
      `remark` varchar(500) DEFAULT NULL COMMENT '备注',
      `version` int(4) DEFAULT '0' COMMENT '版本',
      `state` int(4) DEFAULT '1' COMMENT '状态'

每条数据记录的创建人、创建时间，后续的更改人、更改时间，非业务层面的备注、版本、状态，有利于数据维护人员识别，建议每个表中都加上。 建库脚本如下

CREATE DATABASE `park_member` CHARACTER SET utf8 COLLATE utf8_general_ci;
    CREATE DATABASE `park_resource` CHARACTER SET utf8 COLLATE utf8_general_ci;
    CREATE DATABASE `park_charging` CHARACTER SET utf8 COLLATE utf8_general_ci;
    CREATE DATABASE `park_card` CHARACTER SET utf8 COLLATE utf8_general_ci;
    CREATE DATABASE `park_finance` CHARACTER SET utf8 COLLATE utf8_general_ci;
    CREATE DATABASE `park_message` CHARACTER SET utf8 COLLATE utf8_general_ci;
    CREATE DATABASE `park_carwash` CHARACTER SET utf8 COLLATE utf8_general_ci;

## 3.1 park\_member 库初始化表结构 ##

-- ----------------------------
    -- Table structure for member
    -- ----------------------------
    DROP TABLE IF EXISTS `member`;
    CREATE TABLE `member` (
      `id` varchar(32) NOT NULL DEFAULT '',
      `phone` varchar(11) DEFAULT NULL COMMENT '手机号',
      `birth` varchar(10) DEFAULT NULL COMMENT '生日',
      `full_name` varchar(20) DEFAULT NULL COMMENT '姓名',
      PRIMARY KEY (`id`) USING BTREE
    ) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8 COMMENT='会员信息';
    
    -- ----------------------------
    -- Table structure for month_card
    -- ----------------------------
    DROP TABLE IF EXISTS `month_card`;
    CREATE TABLE `month_card` (
      `id` varchar(32) NOT NULL DEFAULT '',
      `card_no` varchar(20) DEFAULT NULL COMMENT '会员卡号',
      `start` varchar(16) DEFAULT NULL COMMENT '有效期起始',
      `ends` varchar(16) DEFAULT NULL COMMENT '有效期截止',
      `member_id` varchar(32) DEFAULT NULL COMMENT '会员编号',
      PRIMARY KEY (`id`) USING BTREE
    ) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8 COMMENT='会员月卡信息';
    
    -- ----------------------------
    -- Table structure for vehicle
    -- ----------------------------
    DROP TABLE IF EXISTS `vehicle`;
    CREATE TABLE `vehicle` (
      `id` varchar(32) NOT NULL DEFAULT '',
      `member_id` varchar(32) DEFAULT NULL COMMENT '会员编号',
      `plate_no` varchar(10) DEFAULT NULL COMMENT '车牌号',
      `vehicle_inf` varchar(50) DEFAULT NULL COMMENT '车辆型号',
      PRIMARY KEY (`id`) USING BTREE
    ) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8 COMMENT='会员车辆';

## 3.2 park\_resource 库初始化表结构 ##

-- ----------------------------
    -- Table structure for brake
    -- ----------------------------
    DROP TABLE IF EXISTS `brake`;
    CREATE TABLE `brake` (
      `id` varchar(32) NOT NULL DEFAULT '',
      `code` varchar(20) DEFAULT NULL COMMENT '编号',
      `desc` varchar(50) DEFAULT NULL COMMENT '描述',
      PRIMARY KEY (`id`) USING BTREE
    ) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8 COMMENT='停车场闸机';
    
    -- ----------------------------
    -- Table structure for stall
    -- ----------------------------
    DROP TABLE IF EXISTS `stall`;
    CREATE TABLE `stall` (
      `id` varchar(32) NOT NULL DEFAULT '',
      `code` varchar(10) DEFAULT NULL COMMENT '编号',
      `is_parked` int(2) DEFAULT NULL COMMENT '是否被占用',
      PRIMARY KEY (`id`) USING BTREE
    ) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8 COMMENT='车位表';
    
    -- ----------------------------
    -- Table structure for stall_parked
    -- ----------------------------
    DROP TABLE IF EXISTS `stall_parked`;
    CREATE TABLE `stall_parked` (
      `id` varchar(32) NOT NULL DEFAULT '',
      `stall_id` varchar(32) DEFAULT NULL COMMENT '车位编号',
      `plate_no` varchar(30) DEFAULT NULL COMMENT '车牌',
      `mtype` int(2) DEFAULT NULL COMMENT '0 入场，1 出场',
      PRIMARY KEY (`id`) USING BTREE
    ) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8 COMMENT='车位停靠记录';

## 3.3 park\_charging 库初始化表结构 ##

-- ----------------------------
    -- Table structure for charging_rule
    -- ----------------------------
    DROP TABLE IF EXISTS `charging_rule`;
    CREATE TABLE `charging_rule` (
      `id` varchar(32) NOT NULL DEFAULT '',
      `start` int(4) DEFAULT NULL COMMENT '停车时间起始',
      `end` int(4) DEFAULT NULL COMMENT '停车时间结束',
      `fee` float DEFAULT NULL COMMENT '收费',
      PRIMARY KEY (`id`) USING BTREE
    ) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8 COMMENT='计费规则';
    
    -- ----------------------------
    -- Table structure for entrance
    -- ----------------------------
    DROP TABLE IF EXISTS `entrance`;
    CREATE TABLE `entrance` (
      `id` varchar(32) NOT NULL DEFAULT '',
      `member_id` varchar(32) DEFAULT NULL COMMENT '会员编号',
      `plate_no` varchar(10) DEFAULT NULL COMMENT '车牌',
      `brake_id` varchar(32) DEFAULT NULL COMMENT '闸机号',
      PRIMARY KEY (`id`) USING BTREE,
      KEY `no_idx` (`plate_no`),
      KEY `member_idx` (`member_id`)
    ) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8 COMMENT='车辆入场';
    
    -- ----------------------------
    -- Table structure for vexists
    -- ----------------------------
    DROP TABLE IF EXISTS `vexists`;
    CREATE TABLE `vexists` (
      `id` varchar(32) NOT NULL DEFAULT '',
      `member_id` varchar(32) DEFAULT NULL COMMENT '会员编号',
      `brake_id` varchar(32) DEFAULT NULL COMMENT '闸机号',
      `plate_no` varchar(32) DEFAULT NULL COMMENT '车牌号',
      PRIMARY KEY (`id`) USING BTREE,
      KEY `no_idx` (`plate_no`),
      KEY `member_idx` (`member_id`)
    ) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8 COMMENT='车辆驶出';

## 3.4 park\_card 库初始化表结构 ##

-- ----------------------------
    -- Table structure for exchange
    -- ----------------------------
    DROP TABLE IF EXISTS `exchange`;
    CREATE TABLE `exchange` (
      `id` varchar(32) NOT NULL DEFAULT '',
      `member_id` varchar(32) DEFAULT NULL COMMENT '会员编号',
      `card_qty` int(11) DEFAULT NULL COMMENT '积分数量',
      `ctype` int(4) DEFAULT NULL COMMENT '0 优惠券，1 洗车券',
      `code` varchar(30) DEFAULT NULL COMMENT '券编码',
      PRIMARY KEY (`id`) USING BTREE
    ) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8 COMMENT='积分兑换';
    
    -- ----------------------------
    -- Table structure for member_card
    -- ----------------------------
    DROP TABLE IF EXISTS `member_card`;
    CREATE TABLE `member_card` (
      `id` varchar(32) NOT NULL DEFAULT '',
      `member_id` varchar(32) DEFAULT NULL COMMENT '会员编号',
      `cur_qty` varchar(20) DEFAULT NULL COMMENT '当前可用积分',
      PRIMARY KEY (`id`) USING BTREE
    ) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8 COMMENT='会员积分';
    
    -- ----------------------------
    -- Table structure for member_sign
    -- ----------------------------
    DROP TABLE IF EXISTS `member_sign`;
    CREATE TABLE `member_sign` (
      `id` varchar(32) NOT NULL DEFAULT '',
      `member_id` varchar(32) DEFAULT NULL COMMENT '会员编号',
      `cnt` int(4) DEFAULT NULL COMMENT '积分数量',
      `ctype` int(4) DEFAULT NULL COMMENT '0 签到，1 商场消费',
      PRIMARY KEY (`id`) USING BTREE
    ) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8 COMMENT='会员签到';

## 3.5 park\_finance 库初始化表结构 ##

-- ----------------------------
    -- Table structure for billing
    -- ----------------------------
    DROP TABLE IF EXISTS `billing`;
    CREATE TABLE `billing` (
      `id` varchar(32) NOT NULL DEFAULT '',
      `member_id` varchar(32) DEFAULT NULL COMMENT '会员编号',
      `fee` float DEFAULT '0' COMMENT '支付金额',
      `plate_no` varchar(10) DEFAULT NULL COMMENT '车牌号',
      `duration` float DEFAULT '0' COMMENT '停车时间',
      PRIMARY KEY (`id`) USING BTREE,
      KEY `no_idx` (`plate_no`)
    ) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8 COMMENT='车辆驶出支付流水';
    
    -- ----------------------------
    -- Table structure for month_card_recharge
    -- ----------------------------
    DROP TABLE IF EXISTS `month_card_recharge`;
    CREATE TABLE `month_card_recharge` (
      `id` varchar(32) NOT NULL DEFAULT '',
      `card_no` varchar(20) DEFAULT NULL COMMENT '月卡号',
      `member_id` varchar(32) DEFAULT NULL COMMENT '会员编号',
      `amount` float DEFAULT NULL COMMENT '充值金额',
      PRIMARY KEY (`id`) USING BTREE
    ) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8 COMMENT='会员月卡充值';

## 3.6 park\_message 库初始化表结构 ##

-- ----------------------------
    -- Table structure for message
    -- ----------------------------
    DROP TABLE IF EXISTS `message`;
    CREATE TABLE `message` (
      `id` varchar(32) NOT NULL DEFAULT '',
      `mtype` char(10) DEFAULT NULL COMMENT '消息类型，PAY 支付消息，BIND 绑定信息',
      `mcontent` varchar(500) DEFAULT NULL COMMENT '消息内容',
      `member_id` varchar(32) DEFAULT NULL COMMENT '会员',
      PRIMARY KEY (`id`) USING BTREE
    ) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8 COMMENT='推送消息';

## 3.7 park\_carwash 库表结构 ##

-- ----------------------------
    -- Table structure for car_wash
    -- ----------------------------
    DROP TABLE IF EXISTS `car_wash`;
    CREATE TABLE `car_wash` (
      `id` varchar(32) NOT NULL,
      `member_id` varchar(32) DEFAULT NULL COMMENT '会员编号',
      `plate_no` varchar(10) DEFAULT NULL COMMENT '车牌号',
      `ticket_code` varchar(20) DEFAULT NULL COMMENT '洗车券编码',
      PRIMARY KEY (`id`) USING BTREE
    ) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8;

## 3.8 初始化测试数据 ##

有了初步数据库的模型，需要初始化一部分数据进去，比如计费规则、闸机信息，车位信息。

## 3.8.1 闸机数据： ##

INSERT INTO `brake` VALUES ('4edb0820241041e5a0f08d01992de4c0', 'ct1', '入场口', 'admin', '2019-12-27 11:37:22', NULL, '2019-12-27 11:37:22', NULL, 0, 1);
    INSERT INTO `brake` VALUES ('989170c529a348b3b93bf2a4653e8ea9', 'ct2', '入场口', 'admin', '2019-12-27 11:37:45', NULL, '2019-12-27 11:37:45', NULL, 0, 1);
    INSERT INTO `brake` VALUES ('e489029055654bccb3cd601f0be71c41', 'ct3', '出场口', 'admin', '2019-12-27 11:37:36', NULL, '2019-12-27 11:37:36', NULL, 0, 1);
    INSERT INTO `brake` VALUES ('f726873ed17441ea8dfbf78381bcde78', 'ct4', '出场口', 'admin', '2019-12-27 11:37:41', NULL, '2019-12-27 11:37:41', NULL, 0, 1);

## 3.8.2 车位数据： ##

INSERT INTO `stall` VALUES ('004ac347b94e42bb8f0f6febd3265e35', 'P336', 0, 'admin', '2019-12-27 11:42:03', NULL, '2019-12-27 11:42:03', NULL, 0, 1);
    INSERT INTO `stall` VALUES ('008773e089664ce49607c86b89dd8c0f', 'P250', 0, 'admin', '2019-12-27 11:42:03', NULL, '2019-12-27 11:42:03', NULL, 0, 1);
    INSERT INTO `stall` VALUES ('0110ef02554f46ce91a3eeec6ecf2f95', 'P224', 0, 'admin', '2019-12-27 11:42:03', NULL, '2019-12-27 11:42:03', NULL, 0, 1);
    INSERT INTO `stall` VALUES ('014f1f2b972e4e0092d749a7437f824d', 'P577', 0, 'admin', '2019-12-27 11:42:04', NULL, '2019-12-27 11:42:04', NULL, 0, 1);
    INSERT INTO `stall` VALUES ('019f4aa0c22849e1a5758aaa33b855df', 'P229', 0, 'admin', '2019-12-27 11:42:03', NULL, '2019-12-27 11:42:03', NULL, 0, 1);

## 3.8.3 计费规则： ##

INSERT INTO `charging_rule` VALUES ('41ed927623cf4a0bb5354b10100da992', 0, 30, 0, 'admin', '2019-12-27 11:26:08', NULL, '2019-12-27 11:26:08', '30 分钟内免费', 0, 1);
    INSERT INTO `charging_rule` VALUES ('41ed927623cf4a0bb5354b10100da993', 31, 120, 5, 'admin', '2019-12-27 11:26:12', NULL, '2019-12-27 11:26:12', '2 小时内，5 元', 0, 1);
    INSERT INTO `charging_rule` VALUES ('4edb0820241041e5a0f08d01992de4c0', 121, 720, 10, 'admin', '2019-12-27 11:34:06', NULL, '2019-12-27 11:34:06', '2 小时以上 12 小时以内，10 元', 0, 1);
    INSERT INTO `charging_rule` VALUES ('7616fb412e824dcda41ed9367feadfda', 721, 1440, 20, 'admin', '2019-12-27 13:35:37', NULL, '2019-12-27 13:35:37', '12 时至 24 时，20 元', 0, 1);

## 3.8.4 非结构化存储 ##

主要使用 Redis ，MongoDB等中间件来存储可用车位的实时性信息，计费规则信息等热数据。

## 四、系统架构设计 ##

没有最优的架构，只有最合适的架构，一切系统设计原则都要以解决业务问题为最终目标，并随着业务的发展，不断进行迭代演进。经过上面业务模块、存储模型的划分，基本的代码架构已经清晰可见。综合业务模块、微服务架构特性，输出功能架构设计图。

![14f06158c8c8ac07fd2eddbbacc19d15.png][]

基于总体功能架构图，使用特定的功能组件即可实现相应的功能。前期也提到，Spring Cloud 全家桶中囊括了很多组件，开箱即用，这对快速上手微服务开发提供了极大的便利。同时，再融入时常开发实践一些常用的高效工具来提升编码效率如 Lombok，MBG 等。

![12acb9368419cb7efa7c79d5ce5aaf4d.png][]

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