左海春 苑俊英 張鑒新 王 虓 吳恒志

（廣州南方學(xué)院，廣東 廣州 510970）

1 引言

隨著云計(jì)算的迅速發(fā)展，云服務(wù)已成為許多組織和企業(yè)構(gòu)建和交付軟件應(yīng)用的關(guān)鍵方法。微服務(wù)架構(gòu)作為一種軟件架構(gòu)風(fēng)格，通過(guò)將應(yīng)用程序拆分為小型、自治的服務(wù)單元，為構(gòu)建和擴(kuò)展云應(yīng)用提供了靈活性和可伸縮性。然而，隨著云微服務(wù)規(guī)模的不斷增長(zhǎng)，如何高效地開發(fā)和裝配云微服務(wù)是當(dāng)前一個(gè)重要挑戰(zhàn)[1-3]。

盡管已經(jīng)有一些研究關(guān)注云微服務(wù)的開發(fā)和部署，但對(duì)于基于云微服務(wù)的軟件開發(fā)方法中的裝配過(guò)程仍然存在一些關(guān)鍵問(wèn)題。這些問(wèn)題可能包括如何有效組織和協(xié)調(diào)大規(guī)模的微服務(wù)集合、如何確保微服務(wù)之間的適配性和互操作性，以及如何在開發(fā)過(guò)程中提供有效的工具和支持[4,5]。因此，本研究旨在提供基于云微服務(wù)的軟件開發(fā)方法中裝配過(guò)程的深入理解和解決方案。

通過(guò)深入研究基于云微服務(wù)的軟件開發(fā)方法的裝配過(guò)程，可以為企業(yè)和組織提供更可靠、靈活和高效的軟件開發(fā)方法，推動(dòng)云計(jì)算和微服務(wù)架構(gòu)的進(jìn)一步發(fā)展。

2 基于云微服務(wù)的軟件開發(fā)設(shè)計(jì)

2.1 建立基于云環(huán)境的軟件開發(fā)方法的層級(jí)結(jié)構(gòu)體系

建立以云環(huán)境為基礎(chǔ)、微服務(wù)群為平臺(tái)與服務(wù)裝配為開發(fā)三層體系結(jié)構(gòu)，如表1所示。對(duì)于安全性、性能要求較高的企業(yè)我們可以自建云環(huán)境。對(duì)于學(xué)校實(shí)驗(yàn)、研究可以選擇公有云。微服務(wù)群平臺(tái)基于容器發(fā)布微服務(wù)組件，構(gòu)建一個(gè)可伸縮的微服務(wù)容器，從而為上層提供服務(wù)組件與平臺(tái)，并且微服務(wù)組件可以實(shí)現(xiàn)二次開發(fā)，以滿足不同場(chǎng)景開發(fā)需求。裝配開發(fā)層，可以基于服務(wù)接口實(shí)現(xiàn)軟件系統(tǒng)開發(fā)，并提供可視化與腳本兩種開發(fā)選擇。

表1 云環(huán)境、微服務(wù)群平臺(tái)、裝配開發(fā)三層級(jí)結(jié)構(gòu)體系

2.2 云微服務(wù)裝配過(guò)程設(shè)計(jì)

研究構(gòu)建出一種基于云服務(wù)支撐環(huán)境下的微服務(wù)裝配軟件開發(fā)方法，其基本開發(fā)流程如圖1所示。

圖1 云微服務(wù)的軟件開發(fā)流程

其整個(gè)開發(fā)過(guò)程都是基于云環(huán)境下進(jìn)行的，開發(fā)階段實(shí)現(xiàn)微服務(wù)功能，然后自動(dòng)推送至代碼庫(kù)，通過(guò)編譯后智能配置與自動(dòng)打包成鏡像，然后運(yùn)行實(shí)體拉取鏡像與裝配系統(tǒng)并運(yùn)行，從而完成系統(tǒng)開發(fā)。整個(gè)過(guò)程可以不斷迭代，持續(xù)開發(fā)部署與運(yùn)行。

2.3 微數(shù)據(jù)服務(wù)編程模型

基于“縱橫分離，織入系統(tǒng)”思想構(gòu)建微服務(wù)?？v：指微服務(wù)業(yè)務(wù)邏輯；橫：指微服務(wù)輔助公共代碼，織入：縱橫代碼進(jìn)行裝配，從而完整微服務(wù)系統(tǒng)開發(fā)。這種編程模型設(shè)計(jì)可降低耦合度，減少代碼，增加復(fù)用，便于擴(kuò)展，提高靈活性，并對(duì)系統(tǒng)的可操作性和可維護(hù)性更加友好。在微數(shù)據(jù)服務(wù)編程模型中，編碼的具體實(shí)現(xiàn)分為拆分、實(shí)現(xiàn)和織入三個(gè)過(guò)程，如圖2所示。

圖2 微數(shù)據(jù)服務(wù)編程模型

（1）拆分：從系統(tǒng)需求中抽取公共服務(wù)點(diǎn)，并建立核心業(yè)務(wù)點(diǎn)。它們具有明確的分工與合作關(guān)系。公共服務(wù)點(diǎn)是指公共復(fù)用代碼部分，核心業(yè)務(wù)點(diǎn)是指業(yè)務(wù)核心代碼部分。

（2）實(shí)現(xiàn)：通過(guò)核心業(yè)務(wù)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)模塊的開發(fā)；通過(guò)公共服務(wù)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)公共模塊的開發(fā)。

（3）織入：將公共模塊編織入業(yè)務(wù)模塊（目標(biāo)對(duì)象），在指定的業(yè)務(wù)目標(biāo)處執(zhí)行公共模塊代碼，從而整合二個(gè)模塊，實(shí)現(xiàn)微服系統(tǒng)。

2.4 界面服務(wù)模型開發(fā)

基于H5+Javascript 技術(shù)，以及本地緩存技術(shù)LocalStorage與SessionStor-age技術(shù)、SQLite技術(shù)，建立交互服務(wù)模型，容器服務(wù)模型，積木式自由組合界面模型。

（1）交互服務(wù)模型：交互界面上的供用戶輸入數(shù)據(jù)的元素、將數(shù)據(jù)輸出到其他元素或者系統(tǒng)的元素。

（2）容器服務(wù)模型：形態(tài)為資源容器。例如，一個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、一個(gè)文件、一個(gè)記錄集、一張關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)表、一項(xiàng)NoSQL數(shù)據(jù)、一項(xiàng)GrigDoc文檔元素，以及由它們組合而成的集合、記錄集及JSON格式的數(shù)據(jù)。

（3）積木式自由組合界面模型，采用Javascript+H5 技術(shù)開發(fā)實(shí)現(xiàn)。

（4）界面服務(wù)模型原理：通過(guò)數(shù)據(jù)視圖模型，建立視圖模型與數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)模型，實(shí)現(xiàn)雙向綁定，如圖3所示。

圖3 界面服務(wù)模型原理

界面模型采用發(fā)布者/訂閱者模式，數(shù)據(jù)變化將被數(shù)據(jù)視圖所監(jiān)聽，觸發(fā)相應(yīng)的監(jiān)聽回調(diào)函數(shù)，并更新視圖中的數(shù)據(jù)。同時(shí)，數(shù)據(jù)視圖接收用戶交互事件操作。數(shù)據(jù)視圖模型主要工作過(guò)程如圖4所示。

（1）數(shù)據(jù)視圖模型構(gòu)建，使用事件監(jiān)聽器實(shí)現(xiàn)，由觀察者監(jiān)聽到數(shù)據(jù)的變化?？梢酝ㄟ^(guò)遍歷方法對(duì)數(shù)據(jù)對(duì)象添加setter和getter方法。對(duì)象數(shù)據(jù)賦值回調(diào)setter方法，獲取對(duì)象數(shù)據(jù)通過(guò)調(diào)用getter方法完成。

（2）編譯者解析指令。通過(guò)數(shù)據(jù)解析數(shù)據(jù)，并初始化渲染頁(yè)面視圖，當(dāng)數(shù)據(jù)發(fā)生變化時(shí)，會(huì)觸發(fā)相應(yīng)的更新函數(shù)來(lái)更新視圖。隨著數(shù)據(jù)的變化和訂閱者的通知，能夠動(dòng)態(tài)更新網(wǎng)頁(yè)視圖，以反映最新的數(shù)據(jù)狀態(tài)。

（3）訂閱者。當(dāng)對(duì)象收到通知時(shí)，調(diào)用自己持有的update方法，完成視圖更新。

（4）數(shù)據(jù)視圖模型對(duì)象作為界面服務(wù)模型的核心，基于觀察者、編譯者和訂閱者實(shí)現(xiàn)：觀察者監(jiān)聽model數(shù)據(jù)變化，并通過(guò)編譯者來(lái)解析指令，完成視圖更新；同時(shí)，它還實(shí)現(xiàn)了視圖交互變化和數(shù)據(jù)模型變更的雙向綁定效果。

2.5 客戶云引擎研究與開發(fā)

基于AJAX 技術(shù)原理，解決客戶與服務(wù)數(shù)據(jù)模型通信，及數(shù)據(jù)更新等技術(shù)問(wèn)題。（1）基于事件驅(qū)動(dòng)拉取數(shù)據(jù)，并自動(dòng)渲染到界面組件。（2）注冊(cè)服務(wù)信息，創(chuàng)建客戶信息。（3）界面模型加載與抽取數(shù)據(jù)服務(wù)。

3 云微服務(wù)裝配方法的實(shí)現(xiàn)

云微服務(wù)裝配方法，它通過(guò)微代碼開發(fā)，容器對(duì)象生成，對(duì)象裝配組成，具體過(guò)程詳細(xì)見圖5 云微服務(wù)裝配，它可分為微服務(wù)的編程、請(qǐng)求與獲取、裝配與部署三個(gè)階段。

圖5 云微服務(wù)裝配

（1）編程階段

編程階段主要是微服務(wù)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，將微服務(wù)代碼上傳到微服務(wù)資源庫(kù)中，編譯并測(cè)試。資源庫(kù)可以分類管理微代碼，如公共類、業(yè)務(wù)類等。

（2）請(qǐng)求與獲取階段

軟件開發(fā)人員根據(jù)需求模型、工具，自動(dòng)生成微服務(wù)請(qǐng)求配置腳本，并向微服務(wù)資源庫(kù)申請(qǐng)?jiān)茢?shù)據(jù)服務(wù)模型（包括核心服務(wù)模型與公共服務(wù)模型），資源庫(kù)接受相應(yīng)的請(qǐng)求，然后解析，并選擇對(duì)應(yīng)的微服務(wù)模塊，再選取微服務(wù)，加載到容器中。

（3）裝配與部署階段

根據(jù)軟件實(shí)施流程邏輯，把容器中的界面服務(wù)對(duì)象（前端）、數(shù)據(jù)服務(wù)對(duì)象等裝配在一起，形成初步的軟件框架。在微服務(wù)裝配過(guò)程中，基于配置文件自動(dòng)裝配后，再由研發(fā)人員手動(dòng)裝配與優(yōu)化，進(jìn)一步完善軟件框架功能。

各種開發(fā)團(tuán)隊(duì)可以基于云服務(wù)的模式按需使用，個(gè)人開發(fā)者也可以通過(guò)網(wǎng)站注冊(cè)申請(qǐng)來(lái)使服務(wù)。開發(fā)者通過(guò)軟件開發(fā)云可隨時(shí)隨地在云端進(jìn)行項(xiàng)目管理等以上工作，這讓開發(fā)者能夠?qū)Ｗ⒖焖賱?chuàng)新和應(yīng)對(duì)永無(wú)止境的需求變化，讓軟件開發(fā)更加簡(jiǎn)單高效，提升了個(gè)人和團(tuán)隊(duì)的交付能力和效率，也能進(jìn)一步幫助企業(yè)提高競(jìng)爭(zhēng)力。

4 基于微服務(wù)在教學(xué)實(shí)踐的應(yīng)用

將本研究成果應(yīng)用于軟件工程的專業(yè)實(shí)踐，基于微服務(wù)方式開發(fā)各類應(yīng)用系統(tǒng)，能提升學(xué)生實(shí)驗(yàn)的積極性與開發(fā)效率，如圖6所示。微服務(wù)的開發(fā)分為教師開發(fā)與學(xué)生開發(fā)，教師與學(xué)生開發(fā)的微服務(wù)存入代碼庫(kù)中。學(xué)生根據(jù)企業(yè)項(xiàng)目需求，配置實(shí)驗(yàn)環(huán)境，在集群上分割出獨(dú)立安全的實(shí)驗(yàn)環(huán)境，并為每個(gè)實(shí)驗(yàn)環(huán)境進(jìn)行資源分配。學(xué)生根據(jù)不同的實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景申請(qǐng)額外資源，主要包括申請(qǐng)與項(xiàng)目相關(guān)的“微服務(wù)”項(xiàng)，完成項(xiàng)目組合，并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

圖6 教學(xué)實(shí)踐的應(yīng)用

5 結(jié)語(yǔ)

本研究旨在探索基于云微服務(wù)的軟件開發(fā)方法中的裝配過(guò)程，并提供相關(guān)的方法和指導(dǎo)。本研究對(duì)基于云微服務(wù)的軟件開發(fā)方法的裝配過(guò)程進(jìn)行了深入研究，并提供了一套系統(tǒng)化和規(guī)范化的方法和指導(dǎo)。通過(guò)理論分析和實(shí)證研究的結(jié)合，為開發(fā)人員和組織提供了在云環(huán)境下構(gòu)建高質(zhì)量、可擴(kuò)展和靈活的軟件應(yīng)用的有效方式。

然而，在實(shí)踐中也意識(shí)到本研究存在一些局限性。首先，實(shí)證研究的規(guī)模和范圍可能受限于資源和時(shí)間的限制，可能無(wú)法涵蓋所有可能的應(yīng)用場(chǎng)景。其次，本研究的方法和指導(dǎo)仍需要在更廣泛的實(shí)踐中進(jìn)行驗(yàn)證和推廣。最后，云計(jì)算和微服務(wù)領(lǐng)域的快速發(fā)展可能會(huì)導(dǎo)致研究結(jié)果的時(shí)效性問(wèn)題。

因此，未來(lái)的研究可以繼續(xù)深化基于云微服務(wù)的軟件開發(fā)方法的研究，并結(jié)合實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)進(jìn)一步改進(jìn)和優(yōu)化方法。同時(shí)，應(yīng)密切關(guān)注云計(jì)算和微服務(wù)領(lǐng)域的最新發(fā)展，并及時(shí)調(diào)整研究方向，以滿足不斷變化的需求和挑戰(zhàn)。