VICA 架构设计

本文记录最近完成的一个通用实时通信客户端的架构。

背景

我们公司是做税务相关的软件，有针对大客户 MIS 系统，也有针对中小客户的 SaaS 平台。这些系统虽然都是 B/S 的，但是也需要使用 ActiveX 控件来调用本地的硬件设备打印相关的发票。
由于 ActiveX 控件只能在 IE 下使用，而且在为客户部署时，经常会出现各种各样的问题。所以 SaaS 平台在推广时，不能不配备一个相应的实施团队，为每一家客户解决这些问题。
为了更好地控制本地硬件资源，对接税控设备。我们决定开发一个统一的独立的客户端软件。这样，客户在使用我们的 SaaS 服务或 MIS 系统时，只需要在开票机中下载一个轻量级的客户端，安装后，该客户端会与服务端保持实时的连接，并以托盘的形式静默地在开票机器的后台长期运行。这样，其他的使用者就可以继续使用浏览器中的网页，远程控制这些开票机进行开票了。
客户端产品在公司的名称为 VICA（VAT Intelligent Client Assistant - 增值税智能客户端助手）。以下将使用该名称。

架构目标

通用性
VICA 需要同时适配公司的所有 B/S 产品。接口方面要比较通用。
一切需要调用本地资源的功能，都可以通过 VICA 来完成。
平台化
由于公司的产品种类较多，需要调用本地资源的功能也比较多，有打印纸质发票、开具电子发票、抓取本地数据、调用局域网服务等……
所以要求 VICA 实现平台化、插件化。VICA 本身只专注于更加底层的功能，如插件框架、长连接、自动重连、自动升级、通用提示、命令框架。而业务功能则都实现为相应的插件。这样，在不同产品的应用场景中，开发者可以选配不同的功能插件即可完成基础功能的搭建。另外，开发者还可以基于统一的开发规范，编写出更多适合自己业务的功能插件。
三高
VICA 是需要作为 SaaS 平台的客户端的。而 SaaS 平台作为互联网应用，其用户数是非常多的。所以 VICA 也需要支持“三高”：高并发、高可用、高性能。
接口要求
VICA 是一个内部产品，不直接对外。它的直接使用者，其实是各产品线中的开发人员。所以我们需要一个可以适配各产品线的接口。
目前公司的产品基本都是 .NET 来进行研发的，而且 MIS 产品也不需要部署过多的服务或应用，所以 VICA 在服务端需要能提供 .NET SDK。
部署要求
VICA 的服务端程序有一定的部署要求：
在 SaaS 中需要可以独立部署、独立扩展；
在 MIS 中需要可以独立部署，也需要能够和 MIS 集成在一起部署。
简单
VICA 对于客户而言，一定要保持其简单性。理论上，使用者只需要下载安装运行后，就很快隐藏到托盘，没有过多功能。这样，一是越是简单的功能，越不容易出错，需要更新的频率也就大大降低了。二是对于客户来说功能越少越好，这样不但易用，而且客户更加不易感知客户端的存在，这样他们更加注重浏览器端的配套的功能。
静默
由于在一些场景下，VICA 是运行在长期无人值守的开票机上，所以 VICA 中的所有功能，都应该是尽量不需要与用户交互的。
自动升级
作为一个客户端，自动升级的功能是必不可少的。这是该软件能逐渐成长的基础。
对于自动升级，我们要求在服务端能控制所有客户端是否需要强制升级，并支持静默升级。

技术选型

客户端技术选型

客户端选型比较简单，当前我们的队伍中只有 .NET 和 JAVA 人员。而在客户端开发方面，.NET 要更加方便一些。另外，我们需要支持 XP 以上的系统，所以我们选择了 .NET 4.0 版本，该版本可以支持 XP SP3 以上的系统。另外，为了方便后期做出更加美观的界面，所以我们选择了 WPF 界面技术。

服务端技术选型

服务端实现实时通信的框架中，Node 以高性能著称，我及团队内部一些同事也都有 Node 的开发经验。但是最终我们还是决定使用 .NET 平台以及一些开源组件来开发一套自己的高性能实时通信框架。原因如下：

我们需要将 VICA 服务端与 MIS 系统集成部署。
需要易用的 NET SDK。
我们的客户端是基于 Socket 连接，而非 WebSocket。所以二者皆可。
Node 的高性能主要依赖于其单线程、异步非阻塞模式：“为了能适应高并发的情况（成千上万的连接），你的服务器需要采用异步非阻塞模式。你可能已经在IO操作中实现了这种方式。但问题是，如果你的服务器代码的任何部分可能产生阻塞，你都需要开启一个线程。在这种级别的并发下,你不能去为每个连接创建线程。所以整个代码路径都需要异步非阻塞式的, 不仅仅在输入输出层。”。所以，我们需要在 VICA 服务端代码中，所有会造成线程阻塞的代码，都需要使用异步接口（如 IO 操作、MQ 的访问、远程服务的调用等）。

物理视图