Staffjoy 教学版

微服务和云原生架构教学案例项目，基于 Spring Boot 和 Kubernetes 技术栈

课程资料 PPT

1. 第 1 章 课程介绍和案例需求
2. 第 2 章 系统架构设计和技术栈选型
3. 第 3 章 服务开发框架设计和实践
4. 第 4 章 可编程网关设计和实践
5. 第 5 章 安全框架设计和实践
6. 第 6 章 微服务测试设计和实践
7. 第 7 章 可运维架构设计和实践
8. 第 8 章 服务容器化和 Docker Compose 部署
9. 第 9 章 云原生架构和 Kubernetes 容器云部署
10. 第 10 章 项目复盘、扩展和应用
11. 第 11 章 附录：Staffjoy 微服务实现简析
12. 附：课程参考资料链接

项目初衷

微服务和云原生架构是目前互联网行业的技术热点，相关资料文档很多，但是缺乏端到端的贴近生产的案例，这就使得很多互联网开发人员(包括架构师)，虽然学习了很多微服务理论，但是在真正落地实施微服务云原生架构的时候，仍然会感到困惑。为此，我利用业余时间，通过改造一个叫Staffjoy的开源项目，开发了这个教学版的案例项目。整个项目采用微服务架构，并且可以一键部署到 Kubernetes 容器云环境。最近我和极客时间合作，基于这个案例项目开发了一门课程《Spring Boot 与 Kubernetes 云原生微服务实践 ～ 全面掌握云原生应用的架构设计与实现》，参考课程大纲。希望通过实际案例项目和课程的学习，让开发人员/架构师不仅能够深入理解微服务和云原生架构原理，同时能够在生产实践中真正地去落地实施微服务和云原生架构。也希望这个项目成为微服务云原生架构的一个参考模版，进一步可以作为类似项目的脚手架。

课程目标

通过具体案例的形式，教大家使用 SpringBoot 框架，开发一个贴近生产的微服务应用，并一键部署到 Kubernetes 容器云环境，帮助大家：

1. 掌握如何在实践中设计微服务架构和前后分离架构
2. 掌握如何基于 SpringBoot 搭建微服务基础框架
3. 掌握 SpringBoot 测试技术和相关实践
4. 掌握服务容器化和容器云部署相关实践
5. 进一步提升 Java/Spring 微服务开发技能
6. 理解可运维架构理念和相关实践
7. 理解如何架构和设计一个 SaaS 多租户应用
8. 理解云时代的 DevOps 工程实践

项目架构

• Account API(账户服务)，提供账户注册、登录认证和账户信息管理等基本功能。
• Company API(公司服务)，支持团队(Team)，雇员(Worker)，任务(Job）和班次(Shift)等核心领域概念的管理功能。
• Bot API，是一个消息转发服务，它一方面作为队列可以缓冲高峰期的大量通知消息，另一方面作为代理可以屏蔽将来可能的通知方式的变更。
• Mail Sender 和 SMS Sender，都是消息通知服务，分别支持邮件和短信通知方式，它们可以对接各种云服务，比如阿里云邮件或短信服务。
• WhoAmI API，支持前端应用获取当前登录用户的详情信息，包括公司和管理员身份，团队信息等，它也可以看作是一个用户会话(Session)信息服务。
• App(也称 MyCompany)，单页 SPA 应用，是整个 Staffjoy 应用的主界面，公司管理员通过它管理公司、雇员、任务和排班等信息。
• MyAccount ，单页 SPA 应用，它主要支持公司雇员管理个人信息，包括邮件和电话等，方便接收排班通知消息。
• WWW 应用， 是一个前端 MVC 应用，它主要支持产品营销、公司介绍和用户注册登录/登出，这个应用也称为营销站点(Marketing Site)或者登录页(Landing Page)应用。
• Faraday(法拉弟)，是一个反向代理(功能类似 nginx)，也可以看作是一个网关(功能类似 zuul)，它是用户访问 Staffjoy 微服务应用的流量入口，它既实现对前端应用和后端 API 的路由访问，也实现登录鉴权和访问控制等安全功能。Faraday 代理是 Staffjoy 微服务架构和前后分离架构的关键，并且它是唯一具有公网 IP 的服务。

Staffjoy 微服务间通讯，包括对外暴露 API，全部采用 JSON over HTTP 标准方式。

上图是经过调用链埋点监控后，在 Skywalking Dashboard 上实时呈现出来的服务依赖关系图，这个依赖图和总体架构设计保持一致。

项目技术栈

• Spring Boot
• Spring REST
• Spring Data JPA
• Spring MVC + Thymeleaf
• MySql
• ReactJs + Redux
• Docker Compose
• Kubernetes

Staffjoy 教学版所采用的技术栈都是目前行业主流，数量不多，如上面架构图所标示。所有微服务(绿色标注)采用Spring REST开发，有数据访问交互的采用Spring Data JPA，数据库使用MySQL。WWW 服务使用Spring MVC+Thymeleaf模版引擎开发。Faraday 也是一个SpringBoot应用，内部路由和安全等逻辑基于Servlet Filter实现。两个单页 SPA 应用(暗红色标注)都是采用ReactJs+Redux框架开发。整个应用支持一键部署到本地Docker Compose环境，也支持一键部署到Kubernetes容器云环境，所以 Staffjoy 的整体架构是支持云原生的微服务架构。

关于项目的进一步说明

1. 教学版 Staffjoy 和原版 Staffjoy 在功能、设计和实现逻辑上基本保持一致，但教学版在原版基础上做了一些改造，以适应教学需要。首先，在开发语言框架上，原版 Staffjoy 用 Golang/Grpc 实现微服务，教学版 Staffjoy 则改造为用国内更主流的 Spring(Boot)实现微服务；其次，在架构上，原版 Staffjoy 因为使用 Grpc 开发微服务，为了将 Rpc 服务暴露成 HTTP/REST 服务，它多一个对应的 Grpc API Gateway 转换层服务，而教学版 Staffjoy 因为使用 Spring(Boot)开发，直接支持 HTTP/REST 接口，所以不需要独立转换层服务；第三，原版 Staffjoy 默认使用 SMS 短信发送排班通知信息，但在国内开通短信服务需要审批，比较麻烦，所以在教学版 Staffjoy 中，排班通知默认调整为邮件方式，方便测试和演示。学习理解了 Spring(Boot)教学版 Staffjoy，很容易理解原版 Golang/Grpc 开发的 Staffjoy，对原版有兴趣的学员可以直接看官方源码。
2. 开发和运行教学版 Staffjoy，需要安装一些必要的开发工具(操作系统不限)，包括 JDK8，Maven 依赖管理工具，Intellij IDEA 或者 Eclipse STS IDE，MySQL 数据库和 MySQL Workbench 管理工具，Nodejs/npm 前端开发框架，Postman API 测试工具，以及 Docker 运行时环境。因为 Staffjoy 服务较多，如果要在本机跑，建议物理内存不少于 8G。
3. 教学版的 Staffjoy 虽然是一个较完整的 SaaS 应用，并且架构设计中考虑了很多生产性环节，但是它仍然只是一个教学演示项目，仅供学习参考，如果你要将它进行生产化应用(或者基于它的代码做其它项目的脚手架)，则仍然需要对其进行严格测试和定制扩展。大家在学习或使用教学版 Staffjoy 过程中，如果发现有 bug，或者对项目有完善扩展建议，欢迎提交 github issue.

如何运行

1. 配置文件

Staffjoy 教学版依赖一些私密配置，例如 sentry-dsn 和 aliyun-access-key 等等，这些私密配置不能 checkin 到 github 上，所以采用了 Spring 的一种私密配置机制，私密数据集中配置在config/application.yml中，这个文件在 gitignore 中，不会被 checkin 到 github。请参考 config 目录中的application.yml.example文件和格式，在 config 目录中添加一个appliction.yml文件，其中填写你自己的私密配置。如果你暂时没有这些配置，可以暂时用假数据，直接把 application.yml.example，改为 application.yml，这样应用可以运行起来。注意，如果 aliyun 相关配置不配，则无法发送邮件或短信，sentry 相关配置不配则无法发送异常数据到 sentry，intercom 不配则不能对接 intercom 客服系统，recaptcha 暂未用可以不配。

关于如何运行的进一步内容，请参考极客时间的视频课程，课程里头有step by step演示。

注意!!!

Staffjoy 的 mail-svc 依赖于阿里云的邮件推送(DirectMail)发送邮件，不少学员反应运行时邮件发送不成功，实际配置阿里云 DirectMail 是比较麻烦的，有一个简单办法可以绕开：邮件发送不成功的话，会报异常日志，日志里头有邮件内容，比如账号注册邮件发不成功，可以从异常日志里头找到激活链接，把链接贴到浏览器中，就可以激活账号了。后续考虑简化 mail-svc，支持 smtp 等简单方式配置和发送邮件。

Staffjoy 公司和案例背景

Staffjoy曾经是美国硅谷的一家初创公司，成立于 2015 年，创始人是Philip I. Thomas，公司曾获得 Y Combinator 等知名机构的投资。Staffjoy 的主要业务是为小企业提供工时排班(Scheduling)软件解决方案，帮助企业提升雇员管理效率，主要面向零售、餐饮等服务行业。因业务发展和招聘等原因，Staffjoy 公司最终于 2017 年关闭，在关闭前，公司把核心产品大部分都开源贡献给了 Github 社区。Staffjoy V2是公司关闭前研发的最新一款 SaaS 版企业排班系统，目前在 Github 上有超过 1k 星，总体设计和代码质量较高，目前有不少企业在定制使用。Staffjoy V2 是一个小规模 SaaS 应用，采用微服务和前后分离架构，支持 Kubernetes/GKE 容器云环境一键部署，是学习现代 SaaS、微服务和云原生架构的一个模版项目。

Staffjoy 应用的功能需求

Staffjoy 应用的业务功能相对简单，简单讲就是帮助小企业管理者管理雇员和排班，并以短信或者邮件等方式，将排班信息及时通知到雇员。具体讲，Staffjoy 主要支持两类用户角色和用例，一类是公司管理员(admin)，他们可以通过 Staffjoy 管理公司(company)、员工目录(directory)，团队(team)和雇员(worker)，也可以创建任务(job)，创建和发布班次(shift)信息；另一类是公司雇员，他们可以通过 Staffjoy 管理电话和邮件等个人信息，便于接收到对应的排班通知。Staffjoy 应用主要以共享版 SaaS 服务形式提供，也支持针对一些大客户的定制私有部署，这就要求 Staffjoy 应用易于部署和运维，要支持一键部署到 GKE 等容器云环境。另外，作为一款 SaaS 服务产品，良好的市场营销(Marketing)和客服是赢得用户的关键，所以 Staffjoy 需要提供营销友好的(Marketing Friendly)宣传和登录页(Landing Page)，也要支持对接主流的在线客服系统如 Intercom。

项目界面预览

1. 首页

2. 订购计划和价格页

3. 登录页

4. 雇员账户管理 SPA 单页应用

5. 我的公司 SPA 单页应用

其它可供参考微服务案例项目

• eShopOnContainers 微软支持
• microservices-demo 谷歌支持
• piggy-metrics