AI原生应用17层架构|基于Java微服务栈分层技术选型
1. 流量网关层
职责:前端/外部用户入口,全局负载均衡、SSL、静态资源、基础限流、WAF,路由转发到Agent API网关。
- 选型:Spring Cloud Gateway(首选,Java生态);备选 Nginx/APISIX
- 说明:复用现有微服务网关,作为第一层入口;做IP黑名单、基础QPS限流、跨域。
2. Agent API网关层
职责:Agent专属业务网关,区别于普通流量网关。负责Agent会话鉴权、Token鉴权、请求协议转换、Agent路由分发、会话路由,区分普通业务请求和Agent任务请求。
-
选型:Spring Cloud Gateway + 自定义Filter;也可基于APISIX做插件化扩展
-
核心能力:识别agent会话id、路由分发到主Agent服务、统一请求日志、审计埋点。
和第一层流量网关职责拆分:流量网关是通用入口;Agent API网关是AI业务专属网关。
3. 消息队列层
职责:异步解耦,处理Agent长耗时任务、任务排队、削峰;主从Agent任务分发,避免LLM同步超时。
- 选型:
- 现有微服务用RocketMQ → 优先RocketMQ
- 高吞吐多任务场景:Kafka
- 小规模PoC:RabbitMQ
- 场景:Agent思考、工具调用、RAG检索这类慢任务全部异步化,任务状态持久化。
4. 主Agent业务逻辑层
职责:总控Agent,任务拆解、规划、多从Agent调度、任务状态机、ReAct编排,业务决策,会话总管理。
相当于Agent大脑调度中心。
- 选型:SpringBoot3 + Spring AI(Java首选);备选 LangChain4j
- 开发模式:独立微服务
master-agent-service;内置任务状态机(可使用Spring Statemachine) - 能力:任务拆分、子任务分发到从Agent,汇总结果,全局上下文管理。
5. 从Agent业务逻辑层
职责:子任务执行Agent,专注单一领域能力,比如订单Agent、知识库问答Agent、工单Agent;接收主Agent下发子任务,执行并返回结果。
- 选型:SpringBoot3 + SpringAI
- 部署:多实例,按业务领域拆分多个从Agent微服务(order-agent、knowledge-agent);通过AI注册中心注册能力。
6. Skills层(技能层)
职责:所有工具/能力的统一抽象,把业务接口、RAG、文件处理封装成可被Agent调用的Skill,提供统一Function Schema。对应Agent的工具调用。
- 选型:
- Spring AI Tool 注解(优先),把Java方法包装成Skill函数,自动生成function定义
- Feign封装现有微服务,统一注册为Skill
- 复杂技能可单独封装Skill SDK
- 说明:所有能力标准化,主从Agent统一调用,屏蔽底层接口差异。
7. AI网关层(图里两个相同标注,统一一层)
职责:模型接入网关,统一对接各类LLM,模型路由、负载、token计数、LLM限流、重试、缓存、模型版本管理。隔离业务Agent和底层模型。
业界常叫Model Gateway
- 选型:
- Java自研:SpringBoot + SpringAI模型适配器做AI网关
- 开源:OpenLLM Gateway、LiteLLM(非Java,可独立部署,Java通过HTTP调用)
- 能力:多模型路由(通义/DeepSeek/Ollama)、token统计、LLM降级、重试策略。
8. 模型层
职责:大模型推理服务,思考、生成文本、工具选择。Agent只调用模型API,不在Java里跑模型推理。
- 选型分类:
- 公有云API:通义千问、DeepSeek、Kimi
- 私有化部署:vLLM / Ollama / TGI 部署开源模型(Qwen、Llama3)
- 架构:模型服务独立部署,AI网关通过HTTP/gRPC访问模型,Java侧只做客户端。
9. MCP网关层(Model Context Protocol)
职责:MCP协议网关,标准化Agent与外部工具、外部系统通信;统一MCP协议接入,把外部系统能力封装成MCP Server。
MCP:模型上下文协议,用来标准化模型调用外部工具,替代零散自定义function call。
- 选型:
- Java:SpringAI MCP Client/Server封装;自研MCP网关服务
- 开源MCP Server:社区现成实现,Java通过HTTP对接
- 价值:标准化Skill和外部系统,不用每次自定义接口schema。
10. 知识库层
职责:业务文档存储、文档切片、向量存储、原始文档管理,RAG基础。
- 向量库选型:
- 生产海量文档:Milvus(推荐,Java SDK完善)
- 中小体量不想新增组件:PGVector(Postgres插件)
- 高性能检索:Qdrant
- 文档存储:MinIO(原始PDF/Word文件);文档解析:Apache POI、PDFBox,复杂OCR单独拆微服务。
11. 记忆系统层
职责:Agent记忆管理,区分短时会话记忆、长期记忆、用户画像记忆;上下文压缩、摘要、记忆召回。
-
选型:
-
短期会话记忆:Redis(Spring Data Redis,会话上下文,设置TTL过期)
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长期记忆:MySQL + 向量库(把用户历史摘要向量化存入知识库)
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框架能力:SpringAI / LangChain4j内置Memory抽象层,可自定义记忆存储实现
记忆分为3类:对话上下文记忆、任务状态记忆、用户长期记忆。
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12. AI配置中心
职责:Agent运行时配置,Prompt模板、Agent参数、模型参数、技能开关、RAG检索参数,动态热更新,不用重启服务。
- 选型:Nacos / Apollo(沿用现有微服务配置中心)
- 存储:配置中心存放Prompt模板、temperature、top_k、技能开关;Agent启动动态拉取,监听变更热加载Prompt。
13. AI注册中心
职责:Agent实例、Skill、MCP服务、模型能力注册发现;主Agent自动发现可用从Agent和技能。
- 选型:Nacos / Consul(复用现有微服务注册中心)
- 注册内容:每个从Agent、Skill能力声明(能力名称、描述、入参),主Agent动态发现可用子Agent。
14. AI评估体系
职责:Agent效果评估,自动评测集、回答准确率、幻觉检测、工具调用成功率、人工标注平台,量化Agent效果。
- 选型:
- Java侧埋点采集指标:Prometheus,采集tool调用成功率、LLM拒绝率
- 评测平台:开源LangSmith / PromptEval;可自建轻量评测服务(SpringBoot)
- 指标:幻觉率、任务完成率、召回准确率,用于Agent迭代。
15. AI安全体系
职责:输入输出安全检测,Prompt注入防护、内容审核、数据脱敏、权限控制。
- 选型:
- 内容安全:公有云内容安全API(阿里云/火山内容审核)
- Prompt注入防护:Java代码层输入校验、提示词加固、模型输出校验
- 数据脱敏:自定义Spring Filter,敏感信息自动脱敏
- 权限:Spring Security + RBAC,Skill操作鉴权
- 重点防护:防止Prompt注入、防止Agent调用高危写接口。
16. AI治理体系
职责:LLM调用审计、日志留存、成本统计、权限审批、版本管理,合规审计。
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选型:
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日志:ELK / Loki;完整保存prompt、model输出、工具调用全链路日志
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成本统计:AI网关采集token消耗,存入MySQL,做账单统计
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链路追踪:SkyWalking,完整追踪从请求→Agent→LLM→Skill全链路
审计日志要可追溯:谁、什么会话、调用了什么工具、LLM输入输出。
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17. AI弹性伸缩体系
职责:根据Agent任务量、LLM调用负载自动扩缩容,任务队列水位监控,资源调度。
- 选型:K8s + HPA;监控指标:MQ堆积数量、Agent服务CPU、LLM请求QPS
- 落地:主Agent、从Agent、AI网关都容器化部署;根据MQ消息堆积自动扩容Agent实例。
整体落地优先级建议(渐进式搭建,不要一次性做完17层)
- 第一层优先落地:1流量网关 →2Agent网关 →3MQ →4主Agent →6Skills →7AI网关 →8模型层 →10知识库 →11记忆(核心运行链路,PoC阶段)
- 第二阶段:5从Agent、9 MCP网关、12配置中心、13注册中心(多Agent协同)
- 第三阶段:14评估、15安全、16治理、17弹性伸缩(生产上线,合规运维)
极简整体技术栈汇总(Java微服务)
SpringBoot3 + SpringCloud + SpringAI + Nacos + SpringCloudGateway + Redis + MySQL + Milvus + RocketMQ + SkyWalking + K8s
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