基于Spring、Hibernate、Dubbo的消息推送中間件的設(shè)計(jì)

汪琳

（中國(guó)人民銀行南京分行，南京210004）

0 引言

中間件是一種運(yùn)行在操作系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)之上，應(yīng)用軟件之下的軟件，其作用是為上層應(yīng)用軟件提供運(yùn)行支持和開發(fā)環(huán)境，幫助用戶靈活、高效地進(jìn)行開發(fā)和集成[1]。中間件依據(jù)提供服務(wù)的不同，可分為消息中間件、交易中間件、對(duì)象中間件、數(shù)據(jù)訪問中間件以及安全中間件等[2]。隨著信息化的快速發(fā)展，消息中間件逐漸成為用戶的應(yīng)用重點(diǎn)，在各類系統(tǒng)中隨處可見其身影[3]。傳統(tǒng)的消息推送中間件基于生產(chǎn)者-消費(fèi)者模式[4]，即發(fā)布方首先通過網(wǎng)絡(luò)傳輸把數(shù)據(jù)寄存到消息隊(duì)列中，等待訂閱方從消息隊(duì)列中獲取數(shù)據(jù)，當(dāng)隊(duì)列中的數(shù)據(jù)確認(rèn)被訂閱方獲取后，消息隊(duì)列中的該數(shù)據(jù)就會(huì)被移除。這里，隊(duì)列是數(shù)據(jù)傳輸?shù)摹熬彌_區(qū)”，使用隊(duì)列能實(shí)現(xiàn)交換數(shù)據(jù)的臨時(shí)寄存，支持?jǐn)?shù)據(jù)的即時(shí)或延時(shí)讀取，從而實(shí)現(xiàn)消息的同步或異步傳輸[5-6]。

隨著互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，各行各業(yè)使用消息中間件進(jìn)行數(shù)據(jù)交換越發(fā)普遍，這對(duì)于深度依賴消息中間件的軟件產(chǎn)品而言，一旦某次消息推送服務(wù)出現(xiàn)異常，在第一時(shí)間精準(zhǔn)定位問題并分析異常產(chǎn)生的原因是至關(guān)重要的。因此，對(duì)每一次推送的“消息”進(jìn)行有效的管理和監(jiān)控十分必要。

目前應(yīng)用比較廣泛的消息中間件有Apache的ActiveMQ、IBM的 RocketMQ、BEA的 Tuxedo等，這些消息中間件都有它們自身的特點(diǎn)，如在性能、安全性、健壯性、穩(wěn)定性上都比較突出，然而這些消息中間件卻存在著無法快速定位異常信息、難以快速檢索某次服務(wù)信息以及難以兼容消息通訊雙方使用的不同通訊協(xié)議等問題。針對(duì)上述問題，本文基于Spring、Hibernate、Dubbo框架以及MySQL和Redis數(shù)據(jù)庫(kù)，并以與發(fā)送方通訊協(xié)議異構(gòu)的第三方短信推送接口為例進(jìn)行整合，設(shè)計(jì)了一個(gè)消息中間件原型。

1 總體架構(gòu)設(shè)計(jì)

總體架構(gòu)主要分為：控制層、業(yè)務(wù)層和數(shù)據(jù)訪問層，如圖1所示。

控制層主要通過兩種架構(gòu)實(shí)現(xiàn)：

（1）Spring MVC 架構(gòu)。通過 Bootstrap、jQuery、HT?ML等前端技術(shù)實(shí)現(xiàn)的Web頁面和用戶進(jìn)行交互。用戶通過Web頁面發(fā)出HTTP的請(qǐng)求首先被Spring Shiro框架實(shí)現(xiàn)的權(quán)限校驗(yàn)攔截器攔截，對(duì)配置文件以及數(shù)據(jù)庫(kù)中用戶信息進(jìn)行權(quán)限驗(yàn)證，如限驗(yàn)證通過，則把HTTP請(qǐng)求發(fā)送給控制層Controller進(jìn)行處理，調(diào)用相應(yīng)的業(yè)務(wù)邏輯層代碼，最后返回結(jié)果給前端Web頁面。

（2）Dubbo架構(gòu)。外部系統(tǒng)通過遠(yuǎn)程調(diào)用的方式訪問控制層，首先被Dubbo核心攔截，Dubbo核心通過匹配查找，找到相應(yīng)的控制層類和方法并進(jìn)行調(diào)用。控制層被調(diào)用后會(huì)對(duì)傳參的有效性進(jìn)行校驗(yàn)，校驗(yàn)通過后，控制層調(diào)用業(yè)務(wù)邏輯層生成本次遠(yuǎn)程調(diào)用服務(wù)的唯一標(biāo)識(shí)號(hào)，并作為參數(shù)繼續(xù)調(diào)用相應(yīng)業(yè)務(wù)的業(yè)務(wù)邏輯層代碼，最終控制層會(huì)把服務(wù)的簡(jiǎn)單描述結(jié)果以及唯一標(biāo)識(shí)號(hào)返回給外部系統(tǒng)。

業(yè)務(wù)邏輯層負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)具體業(yè)務(wù)。包括生成每次遠(yuǎn)程調(diào)用服務(wù)唯一標(biāo)識(shí)號(hào)、生成調(diào)用參數(shù)的SHA1簽名、根據(jù)參數(shù)SHA1簽名查詢是否重復(fù)調(diào)用服務(wù)、第三方消息推送業(yè)務(wù)接口調(diào)用的具體邏輯，以及Web頁面檢索服務(wù)結(jié)果、管理推送服務(wù)的相關(guān)邏輯等。

數(shù)據(jù)訪問層使用Hibernate框架將第三方業(yè)務(wù)接口將成功調(diào)用的結(jié)果持久化到數(shù)據(jù)庫(kù)中，而將調(diào)用過程中出現(xiàn)的異常信息輸出到日志文件。對(duì)于訪問比較頻繁、數(shù)據(jù)時(shí)效性髙的熱點(diǎn)數(shù)據(jù)，為加快數(shù)據(jù)的訪問速度，該層使用Java API對(duì)Redis緩存數(shù)據(jù)庫(kù)中數(shù)據(jù)進(jìn)行存取。

圖1 系統(tǒng)整體架構(gòu)示意圖

2 第三方短信接口

對(duì)于消息推送服務(wù)中間件而言，能否兼容收、發(fā)端通訊協(xié)議不一致的情況是衡量中間件適用性的重要方面。本文設(shè)計(jì)的中間件發(fā)送端使用的是Dubbo框架集成的通訊協(xié)議，通過遠(yuǎn)程調(diào)用使用信息推送服務(wù)中間件服務(wù)，接收端選用一個(gè)通訊協(xié)議與發(fā)送端不一致的第三方短信推送接口。該第三方短信接口可以根據(jù)請(qǐng)求參數(shù)的內(nèi)容，動(dòng)態(tài)改變短信模版內(nèi)容，然后發(fā)送給具體手機(jī)號(hào)碼。具體方法為：首先需要在平臺(tái)上預(yù)置短信模版，并賦予每個(gè)模板一個(gè)模版號(hào)，將來作為請(qǐng)求參數(shù)，告知服務(wù)器此次服務(wù)選擇的短信模版。短信模版可以設(shè)計(jì)為：“驗(yàn)證碼${code}，您正在進(jìn)行${product}身份驗(yàn)證，打死也不要告訴別人哦！”，其中${code}、${product}為模板可變參數(shù)，接口調(diào)用者在調(diào)用短信接口時(shí)，傳入不同的替換參數(shù)即可實(shí)現(xiàn)發(fā)送短信內(nèi)容的動(dòng)態(tài)變化。

該第三方短信接口明確要求的請(qǐng)求發(fā)送參數(shù)為：

（1）PhoneNumbers：短信接收號(hào)碼,支持以逗號(hào)分隔的形式進(jìn)行批量調(diào)用，批量調(diào)用相對(duì)于單條調(diào)用在及時(shí)性方面稍有延遲,驗(yàn)證碼類型的短信推薦使用單條調(diào)用的方式。

（2）TemplateCode：短信模板號(hào)，傳入的模板必須是在第三方平臺(tái)中預(yù)置的可用模板。

（3）TemplateParam：短信模板變量，傳參規(guī)則為{“key”:”value”}鍵-值對(duì)，key的名字須和申請(qǐng)模板中的變量名保持一致，多個(gè)變量之間以逗號(hào)隔開。如：針對(duì)模板“驗(yàn)證碼${code}，您正在進(jìn)行${product}身份驗(yàn)證，打死也不要告訴別人哦！”，傳參時(shí)需傳入{"code":"1234","product":"alidayu"}

第三方短信接口返回的響應(yīng)參數(shù)為：

（1）RequestId：請(qǐng)求 ID。

（2）Code：返回結(jié)果。

（3）Message：狀態(tài)碼的描述。

（4）BizId：發(fā)送回執(zhí)ID，可根據(jù)該ID可查詢具體的發(fā)送狀態(tài)。

3 唯一標(biāo)識(shí)生成

在信息推送服務(wù)中間件的服務(wù)周期中，不能保證每次服務(wù)都能正常執(zhí)行，當(dāng)出現(xiàn)異常時(shí)，信息推送服務(wù)中間件的使用者重點(diǎn)關(guān)心的是異常描述，而在大量的日志記錄中，開發(fā)者想要快速定位到對(duì)應(yīng)本次服務(wù)的異常信息，則需要給每一個(gè)異常信息加入一個(gè)可返回給調(diào)用端的唯一標(biāo)識(shí)號(hào)。如果消息推送成功完成，用戶若要從數(shù)據(jù)庫(kù)中快速檢索服務(wù)結(jié)果，也需要加入唯一的標(biāo)識(shí)號(hào)。唯一標(biāo)識(shí)號(hào)將與本次服務(wù)相關(guān)聯(lián)，并加入到本次服務(wù)產(chǎn)生的異常信息或服務(wù)結(jié)果中，最終返回給外部系統(tǒng)以供查詢。

唯一標(biāo)識(shí)號(hào)的生成需要解決兩個(gè)問題：

（1）在多線程髙并發(fā)環(huán)境中，避免生成同樣的標(biāo)識(shí)號(hào)。

（2）在信息推送服務(wù)中間件集群部署運(yùn)行中，避免生成同樣的標(biāo)識(shí)號(hào)。

對(duì)于第一個(gè)問題，可使用Java原子類實(shí)現(xiàn)，Java原子類實(shí)現(xiàn)了其變量的原子性，其提供的方法使用鎖機(jī)制保證其運(yùn)算的原子性。在每次的服務(wù)中，都對(duì)原子類變量進(jìn)行累加1，即可保證單機(jī)環(huán)境下，每次服務(wù)的唯一標(biāo)識(shí)號(hào)都不一樣。

對(duì)于第二個(gè)問題，可利用數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)（如MySQL）的自增id的特性，即在數(shù)據(jù)庫(kù)創(chuàng)建一個(gè)記錄表，該表記錄了信息推送服務(wù)中間件每次啟動(dòng)后，首次提供服務(wù)的時(shí)間，該表中存在著一個(gè)自增的id列，將該id將作為信息推送服務(wù)中間件的唯一標(biāo)識(shí)。

為同時(shí)解決上述2個(gè)問題，可將數(shù)據(jù)庫(kù)自增id和原子類對(duì)象值進(jìn)行組合作為最終的唯一標(biāo)識(shí)號(hào)，組合規(guī)則可規(guī)定為：自增id為前綴，中間拼接下劃線字符，并以原子類對(duì)象值為后綴。

4 短信推送服務(wù)設(shè)計(jì)

通過在信息推送服務(wù)中間件中集成第三方提供的服務(wù)，一方面可以避免外部調(diào)用系統(tǒng)受到代碼入侵的影響，另一方面則能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)服務(wù)信息的集中式管理，支持對(duì)服務(wù)信息的快速檢索。短信推送服務(wù)的業(yè)務(wù)流程示意如圖2所示。

在信息推送服務(wù)中間件短信遠(yuǎn)程調(diào)用接口（控制層）被調(diào)用后，控制層會(huì)先行對(duì)傳入?yún)?shù)進(jìn)行檢查，然后控制層會(huì)調(diào)用業(yè)務(wù)邏輯層流水號(hào)（唯一標(biāo)識(shí)號(hào)）生成方法進(jìn)行流水號(hào)的生成，再進(jìn)行業(yè)務(wù)邏輯層短信發(fā)送方法調(diào)用，業(yè)務(wù)邏輯層若出現(xiàn)異常則通過日志服務(wù)把帶有流水號(hào)的異常信息輸出到日志文件，以方便開發(fā)和維護(hù)人員進(jìn)行檢索，若服務(wù)正常，則業(yè)務(wù)邏輯層通過調(diào)用數(shù)據(jù)處理層進(jìn)行對(duì)服務(wù)結(jié)果信息持久化到數(shù)據(jù)庫(kù)中。

圖2 短信推送服務(wù)的業(yè)務(wù)流程

5 結(jié)語

通過在中間件中集成第三方的消息推送服務(wù)，外部系統(tǒng)只需要統(tǒng)一使用Dubbo通訊協(xié)議接入中間件，即可實(shí)現(xiàn)對(duì)異構(gòu)通訊協(xié)議的第三方消息推送服務(wù)的使用，避免了外部系統(tǒng)代碼中耦合大量第三方消息推送服務(wù)的調(diào)用邏輯，且外部系統(tǒng)無需關(guān)心推送服務(wù)結(jié)果的持久化實(shí)現(xiàn)，將第三方消息推送服務(wù)集中于中間件實(shí)現(xiàn)，大幅度降低了對(duì)第三方消息推送服務(wù)功能的維護(hù)難度。

該消息推送服務(wù)中間件使用了遠(yuǎn)程調(diào)用功能提供消息推送服務(wù)，由于當(dāng)前的遠(yuǎn)程調(diào)用功能僅支持同步回調(diào)，因而在整個(gè)信息推送服務(wù)過程中，調(diào)用第三方短信推送服務(wù)的時(shí)間耗占比會(huì)比較髙，若能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程調(diào)用服務(wù)的異步回調(diào)，將能大大地縮減信息推送服務(wù)的響應(yīng)時(shí)間，提高服務(wù)響應(yīng)速度，因此，下一步將會(huì)研究遠(yuǎn)程調(diào)用服務(wù)異步回調(diào)的實(shí)現(xiàn)，進(jìn)一步提升消息推送服務(wù)中間件的服務(wù)性能。