基于SOA架構(gòu)的互聯(lián)網(wǎng)商城的設(shè)計與研發(fā)

張宇 劉德磊 趙明浩 丁逸凡 張淑婧

摘要：作為電子行業(yè)的新興產(chǎn)業(yè)，電子商務(wù)近年來發(fā)展迅猛，截至2018年底，中國B2B電子商務(wù)的市場交易規(guī)模累計產(chǎn)值增額達(dá)到118.9萬億，約占電子行業(yè)產(chǎn)值總額的62.3%，同比增額18.6%。本課題主要針對供給綜合的主流B2B2C電商模式的平臺建設(shè)和.NET的研究與應(yīng)用，千萬量級數(shù)據(jù)的企業(yè)級搜索，快速存儲以及高并發(fā)的關(guān)鍵難題，構(gòu)建一套完整的基于分布式與SOA組合架構(gòu)。實現(xiàn)存儲分布式，集群容器于一體的多功能互聯(lián)網(wǎng)商城，可擴展與高并發(fā)高性能的電子商務(wù)平臺。

關(guān)鍵詞：電子商務(wù)；SOA架構(gòu)；B2B2C模式；企業(yè)級搜索；分布式緩存；.NET；集群容器

引言

隨著電子行業(yè)的新興發(fā)展與國家政策的開放支持，電子行業(yè)擁有巨大的市場前景與發(fā)展空間，同時，國家出臺多項法令法規(guī)，保障第三方平臺與消費者的利益與權(quán)益，營造更為健康，安全，便捷，規(guī)范的電子行業(yè)的行業(yè)環(huán)境，本課題主要基于分布式SOA框架的互聯(lián)網(wǎng)商城的設(shè)計優(yōu)化以及關(guān)鍵技術(shù)的應(yīng)用研究，主要研究內(nèi)容包括：

（1） 分布式架構(gòu)（Dubbox）的研究應(yīng)用與SOA（面向服務(wù)的架構(gòu)）整合優(yōu)化。

（2） 搜索引擎的技術(shù)選型，消息中間件與消息隊列的應(yīng)用構(gòu)架，網(wǎng)頁頁面靜態(tài)化方案，非關(guān)系型（Nosql）數(shù)據(jù)庫技術(shù)的應(yīng)用，減少數(shù)據(jù)庫訪問壓力，對海量數(shù)據(jù)及非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的管理與快速搜索（key-value）。

（3） Http反向代理服務(wù)器（Nginx），容器部署解決方案（Docker），服務(wù)器集群的搭建與部署。

（4） DFS（分布式文件系統(tǒng)）和CAS（單點登錄系統(tǒng)）的嵌入與整合，提高資源訪問率與商務(wù)平臺的安全性與可靠性。

（5） 電子商務(wù)：秒殺服務(wù)，用戶中心，評價服務(wù)，購物車功能，短信服務(wù)，支付服務(wù)等互聯(lián)網(wǎng)商城的關(guān)鍵技術(shù)與復(fù)雜邏輯服務(wù)的設(shè)計與實現(xiàn)。

針對互聯(lián)網(wǎng)商城的特性，依據(jù)當(dāng)前電商行業(yè)的運作模式，選擇合適的高性能的電商開發(fā)技術(shù)，使得整個互聯(lián)網(wǎng)商城面向低耦合高內(nèi)聚，接口隔離，單一職責(zé)，依賴倒置等設(shè)計模式等基本原則，提升商城平臺的可復(fù)用性和實用性。

1、系統(tǒng)設(shè)計

電子商務(wù)互聯(lián)網(wǎng)商城的業(yè)務(wù)邏輯復(fù)雜，各個模塊之間調(diào)度關(guān)系緊密，數(shù)據(jù)庫訪問量大，為了符合軟件設(shè)計的“低耦合高內(nèi)聚，接口隔離，單一職責(zé)，開放封閉”的原則，準(zhǔn)確，可逆的科技工作流模塊支持，良好的開放性和擴展性，本課題互聯(lián)網(wǎng)商城采用Dubbox分布式架構(gòu)作為前端控制層和服務(wù)層交互的中介，Dubbox架構(gòu)符合SSM設(shè)計原則，也是目前主流的框架集，實現(xiàn)邏輯功能和前端顯示交互的分離。對于關(guān)系型數(shù)據(jù)庫MySQL采用數(shù)據(jù)庫中間件MyCat控制與管理，在數(shù)據(jù)庫服務(wù)器Linux上搭建主從分布式集群Nginx，RedisCluster，SolrCloud，容器部署Docker，主備服務(wù)器模式確保服務(wù)器的安全性與可靠性，投票選舉機制與集群分片完善集群運行機制，消息中間件ActiveMQ負(fù)責(zé)調(diào)度短信微服務(wù)和頁面生成服務(wù)，與Redis協(xié)同完成搜索服務(wù)的調(diào)用與數(shù)據(jù)返回。ActiveMQ負(fù)責(zé)消息傳遞和任務(wù)調(diào)度，減輕數(shù)據(jù)庫的訪問量。本課題只針對互聯(lián)網(wǎng)商城關(guān)鍵模塊（如圖1所示）的設(shè)計實現(xiàn)與較復(fù)雜的模塊服務(wù)邏輯功能研究與剖析與技術(shù)選型，并對商城整體思路的流程控制與技術(shù)整合優(yōu)化。

系統(tǒng)架構(gòu)各部分說明如圖1所示：

（1） 表現(xiàn)層（Web層）

Web層主要是負(fù)責(zé)前端頁面的顯示，用戶與商家，運營商交互的頁面，主要以html5為基礎(chǔ)，angularJS為前端參數(shù)動態(tài)綁定與邏輯服務(wù)處理，接收服務(wù)層參數(shù)并封裝調(diào)用，F(xiàn)reemarker生成靜態(tài)化頁面，實現(xiàn)動態(tài)與靜態(tài)的整合與交互。

（2） 服務(wù)層（Service層）

作為連接前端與數(shù)據(jù)庫的中介，服務(wù)層主要負(fù)責(zé)單一職責(zé)的功能邏輯處理，與前端顯示和控制分離，負(fù)責(zé)實例化模塊類，通過調(diào)用dao層的逆向工程和數(shù)據(jù)映射產(chǎn)生的表數(shù)據(jù)對象，完成對數(shù)據(jù)庫或索引庫的查詢，并將參數(shù)數(shù)據(jù)結(jié)果返回給前端。

（3）數(shù)據(jù)層（數(shù)據(jù)庫）

數(shù)據(jù)層不涉及邏輯業(yè)務(wù)的操作，由硬件或軟件服務(wù)器以及數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，企業(yè)級搜索引擎SolrCloud以及消息中間件ActiveMQ和Docker容器等集群組成，在Linux系統(tǒng)上完成部署和配置，完成對海量商品數(shù)據(jù)的存儲和訪問，按照性能要求存儲數(shù)據(jù)，直接訪問物理內(nèi)存，減緩數(shù)據(jù)庫查詢壓力，提升訪問速率。

2、系統(tǒng)研發(fā)與優(yōu)化

2.1 系統(tǒng)開發(fā)及其運行環(huán)境

本課題在多次調(diào)試運行后，本課題最終采用的系統(tǒng)開發(fā)運行環(huán)境如表1所示：

2.2 系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)實現(xiàn)

2.2.1 消息中間件JMS實現(xiàn)與ActiveMQ整合流程

（1） JMS工作原理

JMS是Java平臺提供的廠商執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)的消息傳遞API接口，用來定義一個客戶機向另一個客戶機消息傳遞的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，進(jìn)行分布式和異步通信，傳遞路由信息和元信息參數(shù)，并且提供了優(yōu)先于普通消息的傳遞優(yōu)先級路線，完成消息傳遞。JMS提供了物種消息傳遞類型機制，根據(jù)不同的消息類型機制可以對一般和特殊數(shù)據(jù)消息傳遞：

課題中涉及的類型模板表單數(shù)據(jù)，需采用MapMessage封裝并傳遞Json數(shù)據(jù)，品牌，訂單，規(guī)格和首頁輪播涉及的表單數(shù)據(jù)采用TextMessage傳遞參數(shù)，商品表數(shù)據(jù)采用ObjectMessage類型傳遞序列化對象實例。

（2） JMS與ActiveMQ整合流程

創(chuàng)建連接工廠；獲取連接；啟動連接；獲取session（參數(shù)1：是否啟動事務(wù)，參數(shù)2：消息確認(rèn)模式）。創(chuàng)建主題對象（Queue或Topic）；創(chuàng)建消息消費；監(jiān)聽消息；等待鍵盤輸入；關(guān)閉資源。

在商城平臺JMS和ActiveMQ的開發(fā)整合時，JMS和ActibeMQ的相關(guān)配置和基類注入都交由Spring統(tǒng)一管理，Xml文件中配置Spring提供的JMS服務(wù)廠商提供的工具類，其中使用的是JMS模板JmsTemplete及其中的方法進(jìn)行消息的發(fā)送和接收，配置產(chǎn)生JMS服務(wù)的連接工廠和消息監(jiān)聽容器，導(dǎo)入和移除Solr索引庫記錄及搜索服務(wù)用到Queue點對點文本隊列模式，對于網(wǎng)頁頁面靜態(tài)化部分，先解除與Dubbox的依賴耦合，修改頁面服務(wù)實現(xiàn)類的@Service注解為org. springframework.stereotype.Service包下的@Service注解。調(diào)用MessageCreator（）方法返回參數(shù)完成操作，查詢品牌和規(guī)格列表返回map類型的集合結(jié)果給控制層。

發(fā)送（發(fā)布訂閱），商品詳情頁的索引刪除，商品內(nèi)容上架審核部分。

2.2.2 搜索引擎（Solr）實現(xiàn)

數(shù)據(jù)庫服務(wù)器（Linux）完成solr環(huán)境的安裝、ik分析器和業(yè)務(wù)域的配置。配置solr的本地配置文件倉庫solrhome中的schema.xml文件，設(shè)置與數(shù)據(jù)庫商品表單參數(shù)對應(yīng)的字段復(fù)制域和動態(tài)域使用。如果映射存儲值段為imagetype，則將indexed屬性設(shè)置為false，將關(guān)鍵字查找域的storage屬性設(shè)置為false。（1）紅色設(shè)置為閃爍，多值屬性設(shè)置為真。在商品對應(yīng)的構(gòu)造類中，動態(tài)域?qū)?yīng)的數(shù)據(jù)庫字段配置了@dynamic注解。（2）將solr模板類solrtimplete注入到服務(wù)層xml文件中，便于開發(fā)人員使用。（3）商城平臺商品搜索業(yè)務(wù)邏輯規(guī)則：用戶輸入搜索關(guān)鍵字時，搜索引擎根據(jù)schema.xml文件的配置的關(guān)鍵字字段，根據(jù)域名搜索數(shù)據(jù)庫，在爬蟲類數(shù)據(jù)中用關(guān)鍵字字段搜索數(shù)據(jù)，調(diào)用solr模板類返回所有商品信息。包括商品SPU和包含關(guān)鍵字字段的SKU，并將其顯示到solrhome/ collection1。搜索前端頁面并返回商品的類別和等級。（4）用戶能夠確定商品的價錢范疇。選擇后，商品價格范圍消失。當(dāng)用戶搜尋數(shù)據(jù)庫品牌稱號的關(guān)鍵字時，品牌選擇范圍將自動消失。注意：在處理關(guān)鍵字搜索時，應(yīng)將關(guān)鍵字作為空白進(jìn)行處理，以防止查詢結(jié)果中出現(xiàn)錯誤。

實現(xiàn)思路：（1）搜索面板的商品分類需要使用SpringDataSolr的分組查詢來實現(xiàn)。（2）為了提高查詢速度，最好提早將查問面板的品牌和規(guī)格的JSON參數(shù)數(shù)據(jù)放入redis。（3）查問條件的結(jié)構(gòu)和面板的顯示和點擊消失需要使用AngularJS完成。（4）后端類別、商品品牌、規(guī)格、價錢區(qū)間查找需要過濾查詢完成。highlight options實現(xiàn)搜索關(guān)鍵字groupoptions的highlight顯示，設(shè)置分組選項，完成分類列表查詢功能。grouping entry set list

Storage服務(wù)器集群是文件上傳存儲的最終路徑，文件在Storage生成的子目錄和文件夾中存放，Storage生成的文件路徑采用的是多級分層樹形結(jié)構(gòu)，組名/虛擬磁盤路徑/一級目錄（0-256）/二級目錄（0-256）/文件名.sh。.sh是FastDFS存儲文件后綴。

例：Group1/M00/02/44/wkgDrE82AASFHYTAAAAADKEITY34567.sh。

需要注意的是，F(xiàn)astDFS有許多優(yōu)化機制，Storage內(nèi)置內(nèi)存合并機制，也稱碎片合并，當(dāng)碎片內(nèi)存數(shù)量達(dá)到一定量時（一般是50個），Storage會優(yōu)化合并碎片，生成新內(nèi)存。

2.2.4.1 文件上傳和下載流程

（1）文件上傳流程

當(dāng)Tracker容器接收到更新文件的請求時，在Tracker容器中隨機選擇一臺服務(wù)器作為TrackerServer，當(dāng)此Tracker接收到更新文件請求時，服務(wù)器會采用輪詢或者組剩余空間多的group作為存儲媒介。接著Tracker服務(wù)器會為已選好的group內(nèi)分配一個存儲服務(wù)器給用戶，一般采用優(yōu)先級排序，在選擇好文件存儲目錄后，Storage服務(wù)器會默認(rèn)生成二級子目錄和文件名。存儲服務(wù)器Storage會定時向Tracker服務(wù)器上傳文件存儲的信息狀態(tài)，以便于Tracker準(zhǔn)確查詢可用的Storage，并將存儲服務(wù)器的ip地址的端口號返回給客戶端。服務(wù)端上傳文件后存儲服務(wù)器將上傳的內(nèi)容寫入對應(yīng)的磁盤完成存儲。在資源文件中添加fdfs_client.conf，在控制層中添加方法執(zhí)行步驟（1）取文件的擴展名（2）創(chuàng)建一個FastDFS的客戶端（3）執(zhí)行上傳處理（4）拼接返回的url和ip地址，返回前端完整的url。前端AngularJs服務(wù)層異步post方法根據(jù)文件名從數(shù)據(jù)庫獲取圖片地址，控制層查找圖片地址并顯示。

（2）文件下載流程

當(dāng)FastDFS執(zhí)行下載文件的操作時，首先由客戶端發(fā)送下載請求鏈接，Tracker從StorageServer上傳來的狀態(tài)信息查詢可用的Storage信息，并檢驗同步狀態(tài)，查找完成后向Client發(fā)送Storage的ip地址和端口號。客戶端向StorageServer發(fā)送文件的相關(guān)信息（組名，路徑，文件名）等，StorageServer在內(nèi)存結(jié)構(gòu)中查找匹配對應(yīng)的文件，如果查找成功，向Client返回文件相關(guān)信息，并提供下載。

2.2.5 網(wǎng)頁頁面靜態(tài)化實現(xiàn)（Freemarker）

網(wǎng)頁靜態(tài)化技術(shù)和緩存技術(shù)的共同點都是為了減輕數(shù)據(jù)庫的訪問壓力，但是具體的應(yīng)用場景不同，緩存比較適合小規(guī)模的數(shù)據(jù)，而網(wǎng)頁靜態(tài)化比較適合大規(guī)模且相對變化不太頻繁的數(shù)據(jù)，網(wǎng)頁靜態(tài)化還有利于SEO（搜索引擎優(yōu)化），提高搜索顯示性能。

此技術(shù)實現(xiàn)需要交付ActiveMQ管理，頁面模塊調(diào)用freeMarkerConfigurer獲取配置對象，加載.ftl后綴的模板文件，創(chuàng)建map數(shù)據(jù)模型查詢并添加商品主表，擴展表，分類，SKU數(shù)據(jù)，創(chuàng)建監(jiān)聽類生成頁面，模板頁面使用eval將圖片列表Json字符串轉(zhuǎn)換為對象并顯示，顯示購買數(shù)量的加減操作，商品類型面包屑和規(guī)格列表。頁面模塊在運營商管理商品模塊審核通過，商品狀態(tài)從待審核更新為上架，同時商品數(shù)據(jù)導(dǎo)入到索引庫，獲取商品的SKU列表，遍歷商品并將商品列表轉(zhuǎn)換為Json格式傳輸，遍歷商品id并調(diào)用jms模板send方法發(fā)布訂閱產(chǎn)生TextMessage。

2.3 系統(tǒng)部分功能實現(xiàn)

2.3.1 首頁展示

作為互聯(lián)網(wǎng)商城的門戶網(wǎng)站和訪問入口之一，本網(wǎng)站中主要包括的功能有輪播圖展示，條件搜索查詢框，全部商品分類樹形索引，猜你喜歡，近日推薦，主要頻道等如圖2所示。

（1）用戶點擊全部商品分類時可以看到商品分類的樹形結(jié)構(gòu)詳細(xì)商品信息。

（2）用戶鍵入搜尋內(nèi)容點擊搜尋按鈕時，頁面自動跳轉(zhuǎn)至搜索結(jié)果頁面，調(diào)用索引庫查詢數(shù)據(jù)，查詢結(jié)果高亮顯示。耗時在0.5-0.8秒之間，用戶體驗良好。

（3）用戶點擊首頁圖片時，頁面跳轉(zhuǎn)至商品詳情頁面，用戶無需登錄。

本課題涉及的網(wǎng)站首頁全部采用AngularJS+html5動靜態(tài)結(jié)合的方式顯示，html5負(fù)責(zé)顯示頁面主體靜態(tài)框架，AngularJs負(fù)責(zé)完成參數(shù)從后端到前臺的綁定操作，完成數(shù)據(jù)動態(tài)化。

2.3.2 商家后臺展示

商家后臺添加商品基本信息，商品圖片，擴展屬性和商品規(guī)格，修改商家基本信息和登錄密碼等功能，商家后臺只對已經(jīng)入駐商城的商家開放，商家登錄平臺后可以進(jìn)行相關(guān)操作。

（1） 商家基本管理：包括商家基本資料的修改和登錄密碼的修改，修改資料包括公司名稱，公司手機，公司電話，公司詳細(xì)地址，聯(lián)系人姓名，聯(lián)系人QQ，聯(lián)系人手機，聯(lián)系人email，營業(yè)執(zhí)照號，組織機構(gòu)代碼證，法定代表人，法定代表人身份證號，開戶行姓名，銀行賬號等如圖3所示，點擊保存后數(shù)據(jù)提交更新到數(shù)據(jù)庫。

（2） 新增商品： 商品基本信息（商品分類3級面包屑分類；商品名稱；品牌（下拉框選擇）；價格；商品介紹；包裝列表和售后服務(wù)），商品圖片，擴展屬性和商品規(guī)格如圖4所示。

（3） 商品管理：對商家商品的增刪改查和提交運營商后臺審核基本操作如圖4所示。

2.3.3 個人中心展示

個人中心是用戶個人操作的部分，當(dāng)用戶登錄商城后，商城后臺數(shù)據(jù)庫調(diào)用用戶信息顯示在用戶個人中心，包含用戶名，訂單中心，我的中心，物流消息與設(shè)置，訂單中心包括我的訂單，我的中心包括我的收藏和我的足跡，設(shè)置包括個人信息，地址管理和安全管理幾大部分如圖5所示。

網(wǎng)站頁面顯示用戶基本信息，安全退出等選項。

（1） 我的訂單：顯示已購買商品以及商品SPU（標(biāo)準(zhǔn)化產(chǎn)品單元）基本信息（商品圖片，商品名稱和商品規(guī)格，商品數(shù)量，實付金額和商品狀態(tài)），以及下單付款時間和訂單編號，商家名稱，用戶可以點擊確認(rèn)收貨或立即付款，點擊立即付款將重定位回訂單結(jié)算頁面 ，點擊確認(rèn)收貨將跳轉(zhuǎn)到收貨成功頁面。

（2） 我的收藏：顯示本用戶下收藏的商品基本信息和商品價格變動。

（3） 地址管理：用戶可以管理收貨地址信息，選擇默認(rèn)地址以及地址添加和刪除。

（4） 安全管理：安全管理部分用戶可以更改用戶密碼和支付信息密碼等。

（5） 頁面分頁顯示，按照下單時間排序。

3、小結(jié)

本課題在當(dāng)今電子商務(wù)行業(yè)的良好發(fā)展趨勢下，對互聯(lián)網(wǎng)商城進(jìn)行整體的思路設(shè)計，核心功能開發(fā)，實現(xiàn)和優(yōu)化，各個模塊服務(wù)之間的邏輯耦合關(guān)系和數(shù)據(jù)庫設(shè)計。本課題展示了關(guān)鍵技術(shù)的選型以及部分功能的設(shè)計實現(xiàn)。服務(wù)器集群和容器部署使得互聯(lián)網(wǎng)商城的整體性能和并發(fā)量訪問量顯著提升，為用戶，商家，運營商提供良好的界面服務(wù)和技術(shù)操作，符合當(dāng)今時代下電商行業(yè)的發(fā)展態(tài)勢。

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作者簡介：

張宇，學(xué)士，現(xiàn)就學(xué)于山西農(nóng)業(yè)大學(xué)軟件學(xué)院，主要研究方向為軟件工程，Python；

劉德磊，副教授，現(xiàn)就職于山西農(nóng)業(yè)大學(xué)軟件學(xué)院研究生導(dǎo)師，主要研究方向為軟件工程，Java和智能計算機與模式；

趙明浩，學(xué)士，現(xiàn)就學(xué)于山西農(nóng)業(yè)大學(xué)軟件學(xué)院，主要研究方向為軟件工程；

丁逸凡，學(xué)士，現(xiàn)就學(xué)于山西農(nóng)業(yè)大學(xué)軟件學(xué)院，主要研究方向為軟件工程；

張淑婧，學(xué)士，現(xiàn)就學(xué)于山西農(nóng)業(yè)大學(xué)軟件學(xué)院，主要研究方向為軟件工程。