Koupleless 可演进架构的设计与实践｜当我们谈降本时，我们谈些什么

作者：SOFAStack

2024-08-06
浙江
本文字数：4659 字
阅读完需：约 15 分钟

文｜赵真灵（花名：有济）

Koupleless 项目负责人蚂蚁集团技术专家

本文 3424 字阅读 10 ****分钟

本篇文章属于 Koupleless 进阶系列文章第四篇，默认读者对 Koupleless 的基础概念、能力都已经了解，如果还未了解过的可以查看官网（https://koupleless.io/ ）。

进阶系列一：Koupleless 模块化的优势与挑战&我们是如何应对挑战的

进阶系列二：Koupleless 单进程多应用如何解决兼容问题

进阶系列三：Koupleless 内核系列 | 一台机器内 Koupleless 模块数量的极限在哪里？

写这篇文章的契机

此前，我们已经介绍了 Koupleless 的收益、挑战以及应对方式，帮助大家了解到 Koupleless 是“如何”为业务研发带来效率提升和资源下降的，以及收益的比例会有多少。

但是对于企业和开发者来说，这些收益终究还不是自己的。想要让这些收益成为自己的，还需要踏出第一步：动手试用和接入。这就涉及到以下关键问题：

代码接入成本是多少？存量应用是否可以使用？
发布到线上所需的平台能力是否需要重新建设？相关的基础设施是否需要适配？

这些问题是企业和开发者关心的问题，也是 Koupleless 帮助更广泛的企业降本增效需要解决的关键问题。

本篇文章将详细介绍 Koupleless 为了降低接入成本做了哪些设计和考量，并引申出 Koupleless 另一个能力——通过可演进式架构帮助存量应用低成本演进和享受到 Serverless 收益的解决方案。

下面将从这几个方面进行介绍：

存量应用的低成本接入
企业模块化平台的低成本建设
应用架构的灵活切换
面向未来的 Serverless 平台

存量应用：低成本接入

存量应用要做到低成本接入，需要从研发框架着手，也就是模块化的定义与使用。

模块化在 Java 领域里由来已久，那相比其他的模块化技术，Koupleless 模块化有哪些不同？为什么 Koupleless 的模块化技术可以规模化落地呢？很关键的一个问题是如何定义模块，以及如何处理模块间的隔离和共享。

在 Java 领域的各类模块化技术里，有 OSGI/JPMS/Spring Modulith 等。

对于 JPMS 与 Spring Modulith，主要考虑业务逻辑和代码的隔离与管理，通过内置模块或者 inner package 来做逻辑隔离，该方式与传统应用开发习惯有较大不同，对开发者有较高学习成本，存量应用较难改造使用。

Koupleless 的模块化技术与 OSGI 比较类似：我们使用 Java 领域里用户最熟悉的 ClassLoader 隔离类和资源和 Spring ApplicationContext 来做隔离对象。

下面我们就通过对比 Koupleless 模块 （SOFAArk） 与 OSGI 模块的不同，来说明 Koupleless 模块是如何做到低成本使用和规模化落地的。

Koupleless 模块 vs OSGI 模块

0⃣️OSGI 的模块设计

Koupleless 模块与 OSGI 模块的不同，主要体现在模块间如何完成通信和共享。OSGI 的模块要进行共享和通信，package 需要在每个模块指定 import 和 export，服务需要编写代码定义 Activator 使用 BundleContext.registerService 进行注册，示例如下：

// 类导出，定义在 MANIExport-Package: com.example.mypackage, com.example.anotherpackage// 服务导出MyService myService = new MyServiceImpl();context.registerService(MyService.class.getName(), myService, null);

复制代码

OSGI 源模块

// 类导入Import-Package: com.example.mypackage, com.example.anotherpackage// 服务导入MyService myService = new MyServiceImpl();context.registerService(MyService.class.getName(), myService, null);

复制代码

OSGI 目标模块

这就带来了较大的配置和使用成本。

而 Koupleless 模块化设计虽然借鉴了 OSGI 的设计，却也简化了这一模块共享和通信的使用方式。

1⃣️免配置的类与资源共享方式

OSGI 模块角色都是对等的，在这一点上 Koupleless 与之不同。Koupleless 对模块做了区分，定义了两种不同角色：模块与基座 （基座背后也是一个模块） 。

在类和资源共享的时候，默认从各自模块自身查找。如果查找到则直接返回；如果查找不到，只要模块 pom 里引入过的类就会默认从基座查找。所以模块里并不需要定义类和资源的导入导出配置，只要定义哪些由自己加载，哪些委托给基座加载即可。

而定义由自己加载的方式只要模块的 pom 里 compile 引入对应依赖即可；要委托给基座的，也只需要在配置文件里配置即可，如下配置，详见模块瘦身。

excludes=org.apache.commons:commons-lang3,commons-beanutils:commons-beanutilsexcludeGroupIds=org.springframeworkexcludeArtifactIds=sofa-ark-spi

复制代码

2⃣️免配置的通信方式

与 OSGI 需要主动注册的方式不同，Koupleless 在 Dubbo 或者 SOFABoot 等框架里提供了跨模块间查找的能力，模块开发方式完全没有改动，需要使用其他可以直接使用等 @SOFAReference 注解获取其他模块里的对象。而在 SpringBoot 里，Koupleless 也提供了 @AutowiredFromBase @AutowiredFromBiz 来主动获取其他模块的对象。

3⃣️给业务自由

Koupleless 让业务模块来决定哪些类和资源或者对象需要从基座里获取，与 OSGI 相比，这里不需要双向的配置，只要业务模块主动“去拿”就可以。

凭借以上三点，模块开发者可以像开发普通 SpringBoot 一样开发模块，让业务低成本地使用 Koupleless 模块化框架。当然这里并不是说 Koupleless 模块比 OSGI 模块更优秀，而是 Koupleless 模块根据特定的场景做了特定的简化，也随之带来了这样的效果。

当然除了上述的简化外，Koupleless 在研发侧还做了大量的工作，包括普通应用只需要引入 SDK 和构建插件低成本改造[1]成基座或模块、低成本的模块瘦身方案[2]、ArkCtl 的研发工具[3]、生态组件的多应用低成本适配和使用[4]等。

企业模块运维调度平台：低成本建设

🤔️直接的方案：在基座平台之上建设模块平台

在介绍运维调度的低成本方案前，我们需要先了解模块化的运维调度到底是在做什么。简单理解，就是在已有基座的情况下，在基座上分批安装模块。安装需要如下几个步骤：

假如基座有 100 台机器，需要获取基座的一个批次的机器 （例如 10 台机器的 IP） ；
给这个批次的每台机器，逐个发送运维指令，包括模块名、模块 jar 包地址、运维类型等信息；
每台机器接收到指令后，解析指令，下载模块 jar 包并解压，然后通过模块里定义的 main 方法启动模块；
返回模块安装状态信息，批次安装结束；
开始新的批次，直到所有机器完成安装。

该过程需要选择基座机器并发送运维指令，然后根据状态判断安装成功与否，从而继续下批次运维。

实现这类运维过程比较直接的解决方式是，在基座平台之上建设模块平台。

再由模块平台负责：

管理模块版本、模块流量
选择待安装的机器
发送安装指令
维护模块状态
……

然而选择这种方式，企业除了需要建设完整的模块化运维调度平台及对应产品外，还需要适配多种基础设施平台，例如：

应用元数据管理平台：新增模块应用元数据
研发与迭代管理平台：增加模块创建、模块迭代、模块构建、发起模块发布
联调平台：增加模块与基座、模块与普通应用联调
可观测平台：监控与告警、trace 追踪、日志采集与查询
灰度平台
模块流量

这样的话，企业接入的成本是相当大的。为了降低生态企业建设成本，我们设计了与生态更融合的模块化平台建设方案。

降本的方案：复用原生 K8s 的模块化平台**

为了尽可能降低模块化平台建设成本，我们进一步分析模块运维调度的过程：这个过程主要是“选择有资源空闲或者带升级机器然后执行指令”，也就是将模块 Jar 调度安装到 Pod 上的过程，这个过程实际与普通应用将 Pod 调度到 Node 上的运维调度过程非常类似。所以我们设计了基于 Virtual-Kubelet 的方案，将模块平台融入到 K8s 平台里。

将业务模块映射成 pod，将基座 pod 映射成 Node，这样就可以复用 K8s 的能力来运维调度模块。具体过程如下：

1.安装 Virtual-Kubelet，映射出 Virtual Node，Virtual Kubelet 将保持基座与 VNode 的状态同步：

2.安装模块，创建模块的 Deployment （即原生 K8s Deployment） ，此时 K8s ControllerManager 会创建出模块的 VPod （刚创建时还未调度到节点上，状态为 Pending） ：

3.K8s Scheduler 发现 VPod 可以调度到 VNode 上，将 VPod 分配到 VNode 上：

4.Virtual Kubelet 发现 VNode 上有 VPod 调度上来，发起模块安装指令到基座上：

5.安装成功后，保持模块与 VPod、基座 Pod 与 Node 间的状态同步：

6.同时可以使用 K8s Service 创建模块的独立流量单元：

这样模块的版本管理、安装发布、模块的流量都可以通过创建模块的 deployment 和 service 来完成。

更进一步的，模块的发布平台也可以直接复用普通应用的 PaaS 平台来完成，只要创建或更新对应的模块 Deployment 即可。

应用架构：可演进

Koupleless 模块化实际上是在单体架构和微服务架构之间增加了模块化架构这个桥梁，并降低经由这个桥梁的改造成本，这是 Koupleless 可演进架构的关键设计。

模块架构在之前文章已有详细介绍，这里介绍下 Koupleless 如何降低其中演进过程的改造工作。

Koupleless 为了帮助应用从单体架构 <--> 模块架构 <--> 微服务架构平滑演进，提供了半自动化工具和最佳实践。例如：

单体架构 <--> 模块架构：模块半自动拆分工具；基座与模块共库
模块架构 <--> 微服务架构：不改代码即可切换模块还是微服务部署模式，主要是在代码里同时引入 springboot fatjar 和 sofaArk biz jar 打包插件，然后根据发布方式不同选择镜像化部署还是模块化部署。

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