• 微服务系统设计——数据模型与系统架构设计

    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做为输入，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

    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，同时又可保证快速的响应维护升级。

    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，我们拆分为七个子存储库，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：

    1.  `create_by` varchar(32) DEFAULT NULL COMMENT '创建人',
    2.   `create_date` timestamp NOT NULL DEFAULT CURRENT_TIMESTAMP COMMENT '创建日期',
    3.   `update_by` varchar(32) DEFAULT NULL COMMENT '更新人',
    4.   `update_date` timestamp NOT NULL DEFAULT CURRENT_TIMESTAMP COMMENT '更新日期',
    5.   `remark` varchar(500) DEFAULT NULL COMMENT '备注',
    6.   `version` int(4) DEFAULT '0' COMMENT '版本',
    7.   `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

    1. CREATE DATABASE `park_member` CHARACTER SET utf8 COLLATE utf8_general_ci;
    2. CREATE DATABASE `park_resource` CHARACTER SET utf8 COLLATE utf8_general_ci;
    3. CREATE DATABASE `park_charging` CHARACTER SET utf8 COLLATE utf8_general_ci;
    4. CREATE DATABASE `park_card` CHARACTER SET utf8 COLLATE utf8_general_ci;
    5. CREATE DATABASE `park_finance` CHARACTER SET utf8 COLLATE utf8_general_ci;
    6. CREATE DATABASE `park_message` CHARACTER SET utf8 COLLATE utf8_general_ci;
    7. CREATE DATABASE `park_carwash` CHARACTER SET utf8 COLLATE utf8_general_ci;

    3.1 park_member 库初始化表结构

    1. -- ----------------------------
    2. -- Table structure for member
    3. -- ----------------------------
    4. DROP TABLE IF EXISTS `member`;
    5. CREATE TABLE `member` (
    6.   `id` varchar(32) NOT NULL DEFAULT '',
    7.   `phone` varchar(11) DEFAULT NULL COMMENT '手机号',
    8.   `birth` varchar(10) DEFAULT NULL COMMENT '生日',
    9.   `full_name` varchar(20) DEFAULT NULL COMMENT '姓名',
    10.   PRIMARY KEY (`id`) USING BTREE
    11. ) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8 COMMENT='会员信息';
    12.  
    13. -- ----------------------------
    14. -- Table structure for month_card
    15. -- ----------------------------
    16. DROP TABLE IF EXISTS `month_card`;
    17. CREATE TABLE `month_card` (
    18.   `id` varchar(32) NOT NULL DEFAULT '',
    19.   `card_no` varchar(20) DEFAULT NULL COMMENT '会员卡号',
    20.   `start` varchar(16) DEFAULT NULL COMMENT '有效期起始',
    21.   `ends` varchar(16) DEFAULT NULL COMMENT '有效期截止',
    22.   `member_id` varchar(32) DEFAULT NULL COMMENT '会员编号',
    23.   PRIMARY KEY (`id`) USING BTREE
    24. ) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8 COMMENT='会员月卡信息';
    25.  
    26. -- ----------------------------
    27. -- Table structure for vehicle
    28. -- ----------------------------
    29. DROP TABLE IF EXISTS `vehicle`;
    30. CREATE TABLE `vehicle` (
    31.   `id` varchar(32) NOT NULL DEFAULT '',
    32.   `member_id` varchar(32) DEFAULT NULL COMMENT '会员编号',
    33.   `plate_no` varchar(10) DEFAULT NULL COMMENT '车牌号',
    34.   `vehicle_inf` varchar(50) DEFAULT NULL COMMENT '车辆型号',
    35.   PRIMARY KEY (`id`) USING BTREE
    36. ) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8 COMMENT='会员车辆';

    3.2 park_resource 库初始化表结构

    1. -- ----------------------------
    2. -- Table structure for brake
    3. -- ----------------------------
    4. DROP TABLE IF EXISTS `brake`;
    5. CREATE TABLE `brake` (
    6.   `id` varchar(32) NOT NULL DEFAULT '',
    7.   `code` varchar(20) DEFAULT NULL COMMENT '编号',
    8.   `desc` varchar(50) DEFAULT NULL COMMENT '描述',
    9.   PRIMARY KEY (`id`) USING BTREE
    10. ) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8 COMMENT='停车场闸机';
    11.  
    12. -- ----------------------------
    13. -- Table structure for stall
    14. -- ----------------------------
    15. DROP TABLE IF EXISTS `stall`;
    16. CREATE TABLE `stall` (
    17.   `id` varchar(32) NOT NULL DEFAULT '',
    18.   `code` varchar(10) DEFAULT NULL COMMENT '编号',
    19.   `is_parked` int(2) DEFAULT NULL COMMENT '是否被占用',
    20.   PRIMARY KEY (`id`) USING BTREE
    21. ) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8 COMMENT='车位表';
    22.  
    23. -- ----------------------------
    24. -- Table structure for stall_parked
    25. -- ----------------------------
    26. DROP TABLE IF EXISTS `stall_parked`;
    27. CREATE TABLE `stall_parked` (
    28.   `id` varchar(32) NOT NULL DEFAULT '',
    29.   `stall_id` varchar(32) DEFAULT NULL COMMENT '车位编号',
    30.   `plate_no` varchar(30) DEFAULT NULL COMMENT '车牌',
    31.   `mtype` int(2) DEFAULT NULL COMMENT '0 入场，1 出场',
    32.   PRIMARY KEY (`id`) USING BTREE
    33. ) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8 COMMENT='车位停靠记录';

    3.3 park_charging 库初始化表结构

    1. -- ----------------------------
    2. -- Table structure for charging_rule
    3. -- ----------------------------
    4. DROP TABLE IF EXISTS `charging_rule`;
    5. CREATE TABLE `charging_rule` (
    6.   `id` varchar(32) NOT NULL DEFAULT '',
    7.   `start` int(4) DEFAULT NULL COMMENT '停车时间起始',
    8.   `end` int(4) DEFAULT NULL COMMENT '停车时间结束',
    9.   `fee` float DEFAULT NULL COMMENT '收费',
    10.   PRIMARY KEY (`id`) USING BTREE
    11. ) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8 COMMENT='计费规则';
    12.  
    13. -- ----------------------------
    14. -- Table structure for entrance
    15. -- ----------------------------
    16. DROP TABLE IF EXISTS `entrance`;
    17. CREATE TABLE `entrance` (
    18.   `id` varchar(32) NOT NULL DEFAULT '',
    19.   `member_id` varchar(32) DEFAULT NULL COMMENT '会员编号',
    20.   `plate_no` varchar(10) DEFAULT NULL COMMENT '车牌',
    21.   `brake_id` varchar(32) DEFAULT NULL COMMENT '闸机号',
    22.   PRIMARY KEY (`id`) USING BTREE,
    23.   KEY `no_idx` (`plate_no`),
    24.   KEY `member_idx` (`member_id`)
    25. ) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8 COMMENT='车辆入场';
    26.  
    27. -- ----------------------------
    28. -- Table structure for vexists
    29. -- ----------------------------
    30. DROP TABLE IF EXISTS `vexists`;
    31. CREATE TABLE `vexists` (
    32.   `id` varchar(32) NOT NULL DEFAULT '',
    33.   `member_id` varchar(32) DEFAULT NULL COMMENT '会员编号',
    34.   `brake_id` varchar(32) DEFAULT NULL COMMENT '闸机号',
    35.   `plate_no` varchar(32) DEFAULT NULL COMMENT '车牌号',
    36.   PRIMARY KEY (`id`) USING BTREE,
    37.   KEY `no_idx` (`plate_no`),
    38.   KEY `member_idx` (`member_id`)
    39. ) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8 COMMENT='车辆驶出';

    3.4 park_card 库初始化表结构

    1. -- ----------------------------
    2. -- Table structure for exchange
    3. -- ----------------------------
    4. DROP TABLE IF EXISTS `exchange`;
    5. CREATE TABLE `exchange` (
    6.   `id` varchar(32) NOT NULL DEFAULT '',
    7.   `member_id` varchar(32) DEFAULT NULL COMMENT '会员编号',
    8.   `card_qty` int(11) DEFAULT NULL COMMENT '积分数量',
    9.   `ctype` int(4) DEFAULT NULL COMMENT '0 优惠券，1 洗车券',
    10.   `code` varchar(30) DEFAULT NULL COMMENT '券编码',
    11.   PRIMARY KEY (`id`) USING BTREE
    12. ) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8 COMMENT='积分兑换';
    13.  
    14. -- ----------------------------
    15. -- Table structure for member_card
    16. -- ----------------------------
    17. DROP TABLE IF EXISTS `member_card`;
    18. CREATE TABLE `member_card` (
    19.   `id` varchar(32) NOT NULL DEFAULT '',
    20.   `member_id` varchar(32) DEFAULT NULL COMMENT '会员编号',
    21.   `cur_qty` varchar(20) DEFAULT NULL COMMENT '当前可用积分',
    22.   PRIMARY KEY (`id`) USING BTREE
    23. ) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8 COMMENT='会员积分';
    24.  
    25. -- ----------------------------
    26. -- Table structure for member_sign
    27. -- ----------------------------
    28. DROP TABLE IF EXISTS `member_sign`;
    29. CREATE TABLE `member_sign` (
    30.   `id` varchar(32) NOT NULL DEFAULT '',
    31.   `member_id` varchar(32) DEFAULT NULL COMMENT '会员编号',
    32.   `cnt` int(4) DEFAULT NULL COMMENT '积分数量',
    33.   `ctype` int(4) DEFAULT NULL COMMENT '0 签到，1 商场消费',
    34.   PRIMARY KEY (`id`) USING BTREE
    35. ) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8 COMMENT='会员签到';

    3.5 park_finance 库初始化表结构

    1. -- ----------------------------
    2. -- Table structure for billing
    3. -- ----------------------------
    4. DROP TABLE IF EXISTS `billing`;
    5. CREATE TABLE `billing` (
    6.   `id` varchar(32) NOT NULL DEFAULT '',
    7.   `member_id` varchar(32) DEFAULT NULL COMMENT '会员编号',
    8.   `fee` float DEFAULT '0' COMMENT '支付金额',
    9.   `plate_no` varchar(10) DEFAULT NULL COMMENT '车牌号',
    10.   `duration` float DEFAULT '0' COMMENT '停车时间',
    11.   PRIMARY KEY (`id`) USING BTREE,
    12.   KEY `no_idx` (`plate_no`)
    13. ) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8 COMMENT='车辆驶出支付流水';
    14.  
    15. -- ----------------------------
    16. -- Table structure for month_card_recharge
    17. -- ----------------------------
    18. DROP TABLE IF EXISTS `month_card_recharge`;
    19. CREATE TABLE `month_card_recharge` (
    20.   `id` varchar(32) NOT NULL DEFAULT '',
    21.   `card_no` varchar(20) DEFAULT NULL COMMENT '月卡号',
    22.   `member_id` varchar(32) DEFAULT NULL COMMENT '会员编号',
    23.   `amount` float DEFAULT NULL COMMENT '充值金额',
    24.   PRIMARY KEY (`id`) USING BTREE
    25. ) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8 COMMENT='会员月卡充值';

    3.6 park_message 库初始化表结构

    1. -- ----------------------------
    2. -- Table structure for message
    3. -- ----------------------------
    4. DROP TABLE IF EXISTS `message`;
    5. CREATE TABLE `message` (
    6.   `id` varchar(32) NOT NULL DEFAULT '',
    7.   `mtype` char(10) DEFAULT NULL COMMENT '消息类型，PAY 支付消息，BIND 绑定信息',
    8.   `mcontent` varchar(500) DEFAULT NULL COMMENT '消息内容',
    9.   `member_id` varchar(32) DEFAULT NULL COMMENT '会员',
    10.   PRIMARY KEY (`id`) USING BTREE
    11. ) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8 COMMENT='推送消息';

    3.7 park_carwash 库表结构

    1. -- ----------------------------
    2. -- Table structure for car_wash
    3. -- ----------------------------
    4. DROP TABLE IF EXISTS `car_wash`;
    5. CREATE TABLE `car_wash` (
    6.   `id` varchar(32) NOT NULL,
    7.   `member_id` varchar(32) DEFAULT NULL COMMENT '会员编号',
    8.   `plate_no` varchar(10) DEFAULT NULL COMMENT '车牌号',
    9.   `ticket_code` varchar(20) DEFAULT NULL COMMENT '洗车券编码',
    10.   PRIMARY KEY (`id`) USING BTREE
    11. ) 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：

    1. 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);
    2. 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);
    3. 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);
    4. 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：

    1. INSERT INTO `stall` VALUES ('004ac347b94e42bb8f0f6febd3265e35', 'P336', 0, 'admin', '2019-12-27 11:42:03', NULL, '2019-12-27 11:42:03', NULL, 0, 1);
    2. INSERT INTO `stall` VALUES ('008773e089664ce49607c86b89dd8c0f', 'P250', 0, 'admin', '2019-12-27 11:42:03', NULL, '2019-12-27 11:42:03', NULL, 0, 1);
    3. INSERT INTO `stall` VALUES ('0110ef02554f46ce91a3eeec6ecf2f95', 'P224', 0, 'admin', '2019-12-27 11:42:03', NULL, '2019-12-27 11:42:03', NULL, 0, 1);
    4. INSERT INTO `stall` VALUES ('014f1f2b972e4e0092d749a7437f824d', 'P577', 0, 'admin', '2019-12-27 11:42:04', NULL, '2019-12-27 11:42:04', NULL, 0, 1);
    5. 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：

    1. 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);
    2. 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);
    3. 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);
    4. 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。

    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。

    博文参考

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