一文詳談架構(gòu)設(shè)計

一文詳談架構(gòu)設(shè)計在軟件行業(yè)，對于什么是架構(gòu)，都有很多的爭論，每個人都有自己的理解。在不同的書籍上,不同的作者,對于架構(gòu)的定義也不統(tǒng)一,角度不同,定義不同。此君說的架構(gòu)和彼君理解的架構(gòu)未必是一回事。因此我們在討論架構(gòu)之前，我們先討論架構(gòu)的概念定義,因為概念是人認識這個世界的基礎(chǔ)和用來溝通的手段，如果對架構(gòu)概念理解不一樣，那溝通起來自然不順暢，本文根據(jù)相關(guān)資料進行總結(jié)。一、架構(gòu)是什么Linux有架構(gòu)，MySQL有架構(gòu)，JVM也有架構(gòu)，使用Java開發(fā)、MySQL存儲、跑在Linux上的業(yè)務(wù)系統(tǒng)也有架構(gòu)，應(yīng)該關(guān)注哪一個？想要清楚以上問題需要梳理幾個有關(guān)系又相似的概念：系統(tǒng)與子系統(tǒng)、模塊與組建、框架與架構(gòu)。一)、系統(tǒng)與子系統(tǒng)系統(tǒng)：泛指由一群有關(guān)聯(lián)的個體組成，根據(jù)某種規(guī)則運作，能完成個別元件不能獨立完成的工作能力的群體，關(guān)鍵詞：關(guān)聯(lián)：系統(tǒng)是由一群有關(guān)聯(lián)的個體組成的，沒有關(guān)聯(lián)的個體堆在一起不能成為一個系統(tǒng)。例如，把一個發(fā)動機和一臺PC放在一起不能稱之為一個系統(tǒng)，把發(fā)動機、底盤、輪胎、車架組合起來才能成為一臺汽車。規(guī)則：系統(tǒng)內(nèi)的個體需要按照指定的規(guī)則運作，而不是單個個個體各自為政。規(guī)則規(guī)定了系統(tǒng)內(nèi)個體分工和協(xié)作的方式。例如，汽車發(fā)動機負責產(chǎn)生動力，然后通過變速器和傳動軸,將動力輸出到車輪上，從而驅(qū)動汽車前進。能力：系統(tǒng)能力與個體能力有本質(zhì)的差別，系統(tǒng)能力不是是個體能力之和，而是產(chǎn)生了新的能力。例如，汽車能夠載重前進，而發(fā)動機、變速器、傳動軸、車輪本身都不具備這樣的能力。子系統(tǒng)：也是由一群關(guān)聯(lián)的個體組成的系統(tǒng)，多半是在更大的系統(tǒng)中的一部分。二)、模塊與組件都是系統(tǒng)的組成部分，從不同角度拆分系統(tǒng)而已。模塊是邏輯單元，組件是物理單元。模塊就是從邏輯上將系統(tǒng)分解，即分而治之，將復雜問題簡單化。模塊的粒度可大可小，可以是系統(tǒng)，幾個子系統(tǒng)、某個服務(wù)，函數(shù)，類，方法、功能塊等等。劃分模塊的主要目的是職責分離。組件可以包括應(yīng)用服務(wù)、數(shù)據(jù)庫、網(wǎng)絡(luò)、物理機、還可以包括MQ、容器、Nginx等技術(shù)組件。劃分組件的主要目的的是單元復用。"組件"的英文單詞Component，對應(yīng)中文的"零件"一詞，"零件"更容易理解一些。"零件"是一個物理的概念,并且具備"獨立且可替換"的特點?，F(xiàn)在越來越多的UI設(shè)計使用組件化化和模塊化。三)、框架與架構(gòu)框架通常指的是為了實現(xiàn)某個業(yè)界標準或完成特定基本任務(wù)的軟件組件規(guī)范,也指為了實現(xiàn)某個軟件組件規(guī)范時，提供規(guī)范所要求之基礎(chǔ)功能的軟件產(chǎn)品。框架是組件實現(xiàn)的規(guī)范，例如：MVC、MVP、MVVM等，是提供基礎(chǔ)功能的產(chǎn)品，例如開源框架：RubyonRails、Spring、Laravel、Django等，這是可以拿來直接使用或者在此基礎(chǔ)上二次開發(fā)。再例如,SpringMVC是MVC的開發(fā)框架，除了滿足MVC的規(guī)范,Spring提供了很多基礎(chǔ)功能來幫助我們實現(xiàn)功能，包括注解(@Controller等)、SpringSecurity、SpringJPA等很多基礎(chǔ)功能?？蚣苁且?guī)范，架構(gòu)是結(jié)構(gòu)：框架和架構(gòu)的區(qū)別還是比較明顯的，框架關(guān)注的是"規(guī)范",架構(gòu)關(guān)注的是"結(jié)構(gòu)"：框架的英文是Framework，例如，SpringMVC是"WebMVCFramework"；架構(gòu)的英文是Architecture，例如，Linux操作系統(tǒng)的架構(gòu)。在TOGAF9是這么定義：一個系統(tǒng)基本的構(gòu)件(子系統(tǒng),模塊,組件)，體現(xiàn)在它的各個構(gòu)件、構(gòu)件間的相互關(guān)系、構(gòu)件與環(huán)境間的關(guān)系，以及對系統(tǒng)設(shè)計和演進進行治理的原則中。兩種含義：一個系統(tǒng)的形式化描述，或指導系統(tǒng)實現(xiàn)的構(gòu)件級的詳細計劃；一組構(gòu)件的結(jié)構(gòu)、構(gòu)件間的相互關(guān)系、以及對這些構(gòu)件的設(shè)計和隨時間演進的過程進行治理的一些原則和指導策略。架構(gòu)從字面意思上，是源于古代的建筑術(shù)語。把架構(gòu)拆分成兩個字“架”和“構(gòu)”?！凹堋本褪恰凹印焙汀澳尽钡慕Y(jié)合，把木頭加起來、連接起來就是架?！皹?gòu)”就是結(jié)構(gòu)的意思。所以，“架構(gòu)”就是把“木“按照一定的結(jié)構(gòu)連接起來。對應(yīng)到軟件架構(gòu)，“木”代表構(gòu)件(要素)，“結(jié)構(gòu)”代表架構(gòu)的產(chǎn)物：木就是系統(tǒng)中的要素，我們將他們稱之為架構(gòu)構(gòu)件(要素)。架構(gòu)要素可以是子系統(tǒng)、模塊、應(yīng)用服務(wù)、組件。結(jié)構(gòu)，是架構(gòu)的產(chǎn)物。不同的軟件系統(tǒng)會有不同的結(jié)構(gòu)，這些結(jié)構(gòu)是為解決不同場景而設(shè)計的。連接，通過定義架構(gòu)元素之間的接口和交互關(guān)系、集成機制，實現(xiàn)架構(gòu)元素之間的連接。連接可以是分布式調(diào)用、進程間調(diào)用、組件之間的交互關(guān)系等。總結(jié)一下架構(gòu)的組成=要素+結(jié)構(gòu)+連接，將系統(tǒng)要素按照特定結(jié)構(gòu)進行連接交互。我在這重新定義架構(gòu)(見仁見智，自己獨立思考)：軟件架構(gòu)指軟件系統(tǒng)頂層結(jié)構(gòu)設(shè)計。架構(gòu)是經(jīng)過系統(tǒng)性地思考,權(quán)衡利弊之后在現(xiàn)有資源約束下的最合理決策,最終明確的系統(tǒng)骨架:包括子系統(tǒng),模塊,組件.以及他們之間協(xié)作關(guān)系,約束規(guī)范,指導原則.并由它來指導系統(tǒng)各方面的設(shè)計和指導團隊中的每個人思想層面上的一致。涉及四方面：1、系統(tǒng)性思考的合理決策：比如技術(shù)選型、解決實施方案(包括執(zhí)行目標計劃)、成本評估、性價比評估等等。2、結(jié)構(gòu)：明確的系統(tǒng)骨架（結(jié)構(gòu)）：明確系統(tǒng)有哪些構(gòu)件組成。3、連接：系統(tǒng)協(xié)作關(guān)系：各個組成部分如何協(xié)作來實現(xiàn)業(yè)務(wù)請求。4、規(guī)范：約束規(guī)范和指導原則：保證系統(tǒng)有序，高效、穩(wěn)定運行，包括規(guī)范、原則、流程等內(nèi)容。二、架構(gòu)設(shè)計目的如果沒有架構(gòu)設(shè)計，說明你的系統(tǒng)不夠復雜。隨著業(yè)務(wù)的增長，系統(tǒng)由單體應(yīng)用漸進演化為分布式和微服務(wù)化。系統(tǒng)整體的復雜性越來越高，技術(shù)團隊可能從一個團隊變成多個專業(yè)化團隊。假如沒有架構(gòu)設(shè)計，系統(tǒng)定會是一個無序失控的狀態(tài)，帶來的問題：1、應(yīng)用服務(wù)的邊界不是很清晰：到底該怎么拆分沒有一個明確的原則，研發(fā)人員為了所謂微服務(wù)化而拆分，而不是從當前業(yè)務(wù)考慮。導致系統(tǒng)無序的狀態(tài)，開發(fā)效率低。我們系統(tǒng)出現(xiàn)過類似的情況：一個簡單項目拆分成8個子服務(wù)，問他為什么這么拆分，說微服務(wù)化是為了應(yīng)對以后擴展方便。結(jié)果這個項目從2017年到現(xiàn)在都沒有再修改過，接手人寧愿新開發(fā)一個項目也不愿重構(gòu)。2、應(yīng)用服務(wù)層次不清晰，系統(tǒng)耦合嚴重：導致服務(wù)依賴出現(xiàn)網(wǎng)狀依賴結(jié)構(gòu)，牽一發(fā)動全身，后續(xù)修改和擴展困難。3、系統(tǒng)應(yīng)用服務(wù)跟蹤問題：由于微服務(wù)化后，系統(tǒng)邏輯復雜，服務(wù)出現(xiàn)問題后，你很難快速的定位問題和修復。這是我們踩過不少坑，我們使用dubbo服務(wù)化，系統(tǒng)一旦出現(xiàn)問題，一推人手忙腳亂。4、系統(tǒng)服務(wù)監(jiān)控問題：由于研發(fā)人員基本沒有服務(wù)監(jiān)控意識，都是出現(xiàn)問題后再想辦法如何添加服務(wù)監(jiān)控接口。5、技術(shù)體系失控問題：不同的開發(fā)團隊使用不同的技術(shù)棧或者組件，造成公司內(nèi)部的技術(shù)架構(gòu)失控。甚至研發(fā)人員為追求時髦新潮技術(shù)，拿應(yīng)用項目來試驗新技術(shù)。架構(gòu)設(shè)計的目的是為了解決系統(tǒng)復雜性帶來的問題，其本質(zhì)就是對系統(tǒng)進行有序化地重構(gòu)以致符合當前業(yè)務(wù)的發(fā)展，并可以快速擴展。從上面架構(gòu)的定義，也知道架構(gòu)設(shè)計的作用涉及四方面：1、系統(tǒng)性思考的合理決策。2、明確的系統(tǒng)骨架。3、系統(tǒng)協(xié)作關(guān)系。4、約束規(guī)范和指導原則。架構(gòu)的本質(zhì)是管理和解決系統(tǒng)的復雜性，提高效率。管理復雜性：對系統(tǒng)進行有序化重構(gòu)，不斷減少系統(tǒng)的“熵”，使系統(tǒng)不斷進化，改善軟件質(zhì)量為目的的內(nèi)在結(jié)構(gòu)性變化；提高效率：對系統(tǒng)進行有序化重構(gòu)，以符合當前業(yè)務(wù)的發(fā)展，并可以快速擴展。無論是何種變化，架構(gòu)師通過理解業(yè)務(wù)，全局把控，權(quán)衡業(yè)務(wù)需求和技術(shù)實現(xiàn)，選擇合適技術(shù)，解決關(guān)鍵問題、指導研發(fā)落地實施，促進業(yè)務(wù)發(fā)展，提高效率。那什么樣的系統(tǒng)要考慮做架構(gòu)設(shè)計?技術(shù)不會平白無故的出和自驅(qū)動發(fā)展起來，而架構(gòu)的發(fā)展和需求是基于業(yè)務(wù)的驅(qū)動：需求相對復雜非功能性需求在整個系統(tǒng)占據(jù)重要位置系統(tǒng)生命周期長,有擴展性需求系統(tǒng)基于組件或者集成的需要業(yè)務(wù)流程再造的需要三、架構(gòu)分類在EA架構(gòu)領(lǐng)域，有兩種常見架構(gòu)方法RUP和TOGAF，這兩個框架也是我們常常了解架構(gòu)分類的兩個維度。從我個人的角度覺得TOGAF的分類方式更加廣泛使用。RUP4+1架構(gòu)視圖1995年，PhilippeKruchten在《IEEESoftware》上發(fā)表了題為《The4+1ViewModelofArchitecture》的論文，引起了業(yè)界的極大關(guān)注，并最終被RUP采納。即RUP4+1架構(gòu)方法。該方法主要采用用例驅(qū)動，在軟件生命周期的各個階段對軟件進行建模,從不同視角對系統(tǒng)進行解讀，從而形成統(tǒng)一軟件過程架構(gòu)描述。該方法的不同架構(gòu)視圖承載不同的架構(gòu)設(shè)計決策，支持不同的目標和用途。邏輯視圖：用于描述系統(tǒng)軟件功能拆解后的組件關(guān)系,組件約束和邊界,反映系統(tǒng)整體組成與系統(tǒng)如何構(gòu)建的過程。關(guān)注功能和邏輯層。開發(fā)視圖：描述系統(tǒng)的模塊劃分和組成,以及細化到內(nèi)部包的組成設(shè)計,服務(wù)于開發(fā)人員,反映系統(tǒng)開發(fā)實施過程。物理視圖：描述軟件如何映射到硬件，反映系統(tǒng)在分布方面的設(shè)計，系統(tǒng)的組件是如何部署到一組可計算機器節(jié)點上,用于指導軟件系統(tǒng)的部署實施過程。處理流程視圖：用于描述系統(tǒng)軟件組件之間的通信時序,數(shù)據(jù)的輸入輸出,反映系統(tǒng)的功能流程與數(shù)據(jù)流程,通常由時序圖和流程圖表示。關(guān)注進程、線程、對象等運行時概念以及相關(guān)的并發(fā)、同步、通信等問題。運用4+1視圖方法：針對不同需求進行架構(gòu)設(shè)計。TOGAF9架構(gòu)分類TOGAF9來對架構(gòu)分類：由于不同架構(gòu)方法論，定義的架構(gòu)分類也不同，RUP4+1架構(gòu)方法主要是以架構(gòu)生命周期為視角進行描述，而TOGAF9按架構(gòu)涉及內(nèi)容維度來描述。因此我結(jié)合兩者細分為業(yè)務(wù)架構(gòu)、應(yīng)用架構(gòu)、數(shù)據(jù)架構(gòu)、技術(shù)架構(gòu),代碼架構(gòu),部署架構(gòu)。TOGAF即TheOpenGroupArchitectureFramework（開放組體系結(jié)構(gòu)框架），是由致力于技術(shù)標準制定和推廣的非盈利組織TheOpenGroup制定的用于開發(fā)企業(yè)架構(gòu)（EnterpriseArchitecture）的一套方法和工具。業(yè)務(wù)架構(gòu)是戰(zhàn)略，應(yīng)用架構(gòu)是戰(zhàn)術(shù)，技術(shù)架構(gòu)是裝備。其中應(yīng)用架構(gòu)承上啟下，一方面承接業(yè)務(wù)架構(gòu)的落地，另一方面影響技術(shù)選型。熟悉業(yè)務(wù)，形成業(yè)務(wù)架構(gòu)，根據(jù)業(yè)務(wù)架構(gòu)，做出相應(yīng)的應(yīng)用架構(gòu)，最后技術(shù)架構(gòu)落地實施。1、業(yè)務(wù)架構(gòu)（俯視架構(gòu)）包括業(yè)務(wù)規(guī)劃，業(yè)務(wù)模塊、業(yè)務(wù)流程，對整個系統(tǒng)的業(yè)務(wù)進行拆分，對領(lǐng)域模型進行設(shè)計，把現(xiàn)實的業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)化成抽象對象。業(yè)務(wù)架構(gòu)是企業(yè)治理結(jié)構(gòu)、商業(yè)能力與價值流的正式藍圖。業(yè)務(wù)架構(gòu)明確定義企業(yè)的治理結(jié)構(gòu)、業(yè)務(wù)能力、業(yè)務(wù)流程、業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)。其中，業(yè)務(wù)能力定義企業(yè)做什么，業(yè)務(wù)流程定義企業(yè)怎么做。業(yè)務(wù)架構(gòu)就是對企業(yè)的業(yè)務(wù)流程，進行根本性的再思考和在思考的徹底性再設(shè)計，從而獲得成本、質(zhì)量、速度等方面業(yè)績的巨大的改善或提高?？偨Y(jié)業(yè)務(wù)架構(gòu)包含：1、戰(zhàn)略；2、企業(yè)業(yè)務(wù)流程(價值鏈)當前能力；3、未來能力；商業(yè)能力，IT能力。沒有最優(yōu)的架構(gòu)，只有最合適的架構(gòu)，一切系統(tǒng)設(shè)計原則都要以解決業(yè)務(wù)問題為最終目標，脫離實際業(yè)務(wù)的技術(shù)情懷架構(gòu)往往會給系統(tǒng)帶入大坑，任何不基于業(yè)務(wù)做異想天開的架構(gòu)都是耍流氓。所有問題的前提要搞清楚我們今天面臨的業(yè)務(wù)量有多大，增長走勢是什么樣，而且解決高并發(fā)的過程，一定是一個循序漸進逐步的過程。合理的架構(gòu)能夠提前預(yù)見業(yè)務(wù)發(fā)展1~2年為宜。這樣可以付出較為合理的代價換來真正達到技術(shù)引領(lǐng)業(yè)務(wù)成長的效果?？纯淳〇|業(yè)務(wù)架構(gòu)（網(wǎng)上分享圖）：2、產(chǎn)品架構(gòu)基礎(chǔ)的產(chǎn)品框架脫胎于業(yè)務(wù)流程，但相比業(yè)務(wù)流程，更加注重產(chǎn)品功能的枚舉、功能模塊之間的分界。當我們打開一個系統(tǒng)，我們會看到一個精美的頁面，一些豐富的信息、導航。這些東西會引導我們?nèi)ナ褂眠@個系統(tǒng)。這些東西就是這個系統(tǒng)的組成部分，就是這個系統(tǒng)的功能模塊。產(chǎn)品架構(gòu)，就是將這些不同用途的功能模塊圍繞特定的業(yè)務(wù)目標進行分類整合。功能模塊是用戶能夠完成一個操作的最小粒度的完整功能。比如一個展示可購買商品的列表頁、一個修改用戶密碼的功能。在功能模塊設(shè)計過程中，需要確保用戶能通過一個功能模塊完整的完成一項工作，而不是半個工作。產(chǎn)品架構(gòu)中，功能模塊是根據(jù)其相互之間的關(guān)系來組織的。一個產(chǎn)品中不同的功能模塊之間的關(guān)系分直接關(guān)系和間接關(guān)系。只有直接關(guān)系的功能模塊才會被組織到一起，形成一個子系統(tǒng)。那些存在間接關(guān)系的模塊，會在不同的層級通過直接關(guān)系的模塊產(chǎn)生聯(lián)系。當具有直接關(guān)系的功能模塊組合成一個子系統(tǒng)后，解決相同問題域的子系統(tǒng)就形成一個功能層級。功能層級按照接近用戶實操的距離程度進行從上到下，或者從左至右的劃分，這就形成了產(chǎn)品架構(gòu)的分層。3、應(yīng)用架構(gòu)（剖面架構(gòu)，也叫邏輯架構(gòu)圖）：硬件到應(yīng)用的抽象，包括抽象層和編程接口。應(yīng)用架構(gòu)和業(yè)務(wù)架構(gòu)是相輔相成的關(guān)系。業(yè)務(wù)架構(gòu)的每一部分都有應(yīng)用架構(gòu)。應(yīng)用架構(gòu)是要說明產(chǎn)品架構(gòu)分哪些應(yīng)用系統(tǒng)，應(yīng)用系統(tǒng)間是如何集成的。這就是應(yīng)用架構(gòu)和應(yīng)用集成架構(gòu)。應(yīng)用架構(gòu)在產(chǎn)品架構(gòu)的基礎(chǔ)上考慮兩個事情：第一、考慮的是子系統(tǒng)間的關(guān)系。第二、考慮將可復用的組件或模塊進行下沉，沉淀到平臺層，為業(yè)務(wù)組件提供統(tǒng)一的支撐。類似：應(yīng)用架構(gòu)：應(yīng)用作為獨立可部署的單元，為系統(tǒng)劃分了明確的邊界，深刻影響系統(tǒng)功能組織、代碼開發(fā)、部署和運維等各方面.應(yīng)用架構(gòu)定義系統(tǒng)有哪些應(yīng)用、以及應(yīng)用之間如何分工和合作。這里所謂應(yīng)用就是各個邏輯模塊或者子系統(tǒng)。應(yīng)用架構(gòu)圖關(guān)鍵有2點：1、職責劃分:

明確應(yīng)用（各個邏輯模塊或者子系統(tǒng)）邊界邏輯分層子系統(tǒng)、模塊定義。關(guān)鍵類。2、職責之間的協(xié)作：接口協(xié)議：應(yīng)用對外輸出的接口。協(xié)作關(guān)系：應(yīng)用之間的調(diào)用關(guān)系。應(yīng)用分層有兩種方式：一種是水平分（橫向），按照功能處理順序劃分應(yīng)用，比如把系統(tǒng)分為web前端/中間服務(wù)/后臺任務(wù)，這是面向業(yè)務(wù)深度的劃分。另一種是垂直分（縱向），按照不同的業(yè)務(wù)類型劃分應(yīng)用，比如進銷存系統(tǒng)可以劃分為三個獨立的應(yīng)用，這是面向業(yè)務(wù)廣度的劃分。應(yīng)用的合反映應(yīng)用之間如何協(xié)作，共同完成復雜的業(yè)務(wù)case，主要體現(xiàn)在應(yīng)用之間的通訊機制和數(shù)據(jù)格式，通訊機制可以是同步調(diào)用/異步消息/共享DB訪問等，數(shù)據(jù)格式可以是文本/XML/JSON/二進制等。應(yīng)用的分偏向于業(yè)務(wù)，反映業(yè)務(wù)架構(gòu)，應(yīng)用的合偏向于技術(shù)，影響技術(shù)架構(gòu)。分降低了業(yè)務(wù)復雜度，系統(tǒng)更有序，合增加了技術(shù)復雜度，系統(tǒng)更無序。應(yīng)用架構(gòu)的本質(zhì)是通過系統(tǒng)拆分，平衡業(yè)務(wù)和技術(shù)復雜性，保證系統(tǒng)形散神不散。系統(tǒng)采用什么樣的應(yīng)用架構(gòu)，受業(yè)務(wù)復雜性影響，包括企業(yè)發(fā)展階段和業(yè)務(wù)特點；同時受技術(shù)復雜性影響，包括IT技術(shù)發(fā)展階段和內(nèi)部技術(shù)人員水平。業(yè)務(wù)復雜性（包括業(yè)務(wù)量大）必然帶來技術(shù)復雜性，應(yīng)用架構(gòu)目標是解決業(yè)務(wù)復雜性的同時，避免技術(shù)太復雜，確保業(yè)務(wù)架構(gòu)落地。4、數(shù)據(jù)架構(gòu)數(shù)據(jù)架構(gòu)指導數(shù)據(jù)庫的設(shè)計.不僅僅要考慮開發(fā)中涉及到的數(shù)據(jù)庫，實體模型，也要考慮物理架構(gòu)中數(shù)據(jù)存儲的設(shè)計。5、代碼架構(gòu)（也叫開發(fā)架構(gòu)）：子系統(tǒng)代碼架構(gòu)主要為開發(fā)人員提供切實可行的指導，如果代碼架構(gòu)設(shè)計不足，就會造成影響全局的架構(gòu)設(shè)計。比如公司內(nèi)不同的開發(fā)團隊使用不同的技術(shù)棧或者組件，結(jié)果公司整體架構(gòu)設(shè)計就會失控。代碼架構(gòu)主要定義內(nèi)容：一、代碼單元:1、配置設(shè)計2、框架、類庫。二、代碼單元組織：1、編碼規(guī)范，編碼的慣例2、項目模塊劃分3、頂層文件結(jié)構(gòu)設(shè)計，比如mvc設(shè)計4、依賴關(guān)系最好的樣本是參考現(xiàn)有《阿里巴巴Java開發(fā)手冊》。6、技術(shù)架構(gòu)應(yīng)用架構(gòu)本身只關(guān)心需要哪些應(yīng)用系統(tǒng)，哪些平臺來滿足業(yè)務(wù)目標的需求，而不會關(guān)心在整個構(gòu)建過程中你需要使用哪些技術(shù)。技術(shù)架構(gòu)是應(yīng)接應(yīng)用架構(gòu)的技術(shù)需求，并根據(jù)識別的技術(shù)需求，進行技術(shù)選型，把各個關(guān)鍵技術(shù)和技術(shù)之間的關(guān)系描述清楚。技術(shù)架構(gòu)：確定組成應(yīng)用系統(tǒng)的實際運行組件（lvs，nginx，tomcat，php-fpm等），這些運行組件之間的關(guān)系，以及部署到硬件的策略。技術(shù)架構(gòu)還要考慮系統(tǒng)的非功能性特征，對系統(tǒng)的高可用、高性能、擴展、安全、伸縮性、簡潔等做系統(tǒng)級的把握。系統(tǒng)架構(gòu)的設(shè)計要求架構(gòu)師具備軟件和硬件的功能和性能的過硬知識，這也是架構(gòu)設(shè)計工作中最為困難的工作。7、部署拓撲架構(gòu)圖（實際物理架構(gòu)圖）：拓撲架構(gòu)，包括架構(gòu)部署了幾個節(jié)點，節(jié)點之間的關(guān)系，服務(wù)器的高可用，網(wǎng)路接口和協(xié)議等，決定了應(yīng)用如何運行，運行的性能，可維護性，可擴展性，是所有架構(gòu)的基礎(chǔ)。這個圖主要是運維工程師主要關(guān)注的對象。物理架構(gòu)主要考慮硬件選擇和拓撲結(jié)構(gòu)，軟件到硬件的映射，軟硬件的相互影響。三、架構(gòu)級別我們使用金字塔的架構(gòu)級別來說明,上層級別包含下層：系統(tǒng)級、應(yīng)用級、模塊級、代碼級。系統(tǒng)級，即整個系統(tǒng)內(nèi)各部分的關(guān)系以及如何治理：分層。應(yīng)用級，即單個應(yīng)用的整體架構(gòu)，及其與系統(tǒng)內(nèi)單個應(yīng)用的關(guān)系等。模塊級，即應(yīng)用內(nèi)部的模塊架構(gòu)，如代碼的模塊化、數(shù)據(jù)和狀態(tài)的管理等。代碼級，即從代碼級別保障架構(gòu)實施。戰(zhàn)略設(shè)計與戰(zhàn)術(shù)設(shè)計基于架構(gòu)金字塔，我們有了系統(tǒng)架構(gòu)的戰(zhàn)略設(shè)計與戰(zhàn)術(shù)設(shè)計的完美結(jié)合：戰(zhàn)略設(shè)計：業(yè)務(wù)架構(gòu)用于指導架構(gòu)師如何進行系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計。戰(zhàn)術(shù)設(shè)計：應(yīng)用架構(gòu)要根據(jù)業(yè)務(wù)架構(gòu)來設(shè)計。戰(zhàn)術(shù)實施：應(yīng)用架構(gòu)確定以后，就是技術(shù)選型。四、應(yīng)用架構(gòu)演進業(yè)務(wù)架構(gòu)是生產(chǎn)力，應(yīng)用架構(gòu)是生產(chǎn)關(guān)系，技術(shù)架構(gòu)是生產(chǎn)工具。業(yè)務(wù)架構(gòu)決定應(yīng)用架構(gòu)，應(yīng)用架構(gòu)需要適配業(yè)務(wù)架構(gòu)，并隨著業(yè)務(wù)架構(gòu)不斷進化，同時應(yīng)用架構(gòu)依托技術(shù)架構(gòu)最終落地。架構(gòu)演進路程：單體應(yīng)用->分布式應(yīng)用服務(wù)化->微服務(wù)。1、單體應(yīng)用企業(yè)一開始業(yè)務(wù)比較簡單，只應(yīng)用某個簡單場景，應(yīng)用服務(wù)支持數(shù)據(jù)增刪改查和簡單的邏輯即可，單體應(yīng)用可以滿足要求。典型的三級架構(gòu)，前端（Web/手機端）+中間業(yè)務(wù)邏輯層+數(shù)據(jù)庫層。這是一種典型的JavaSpringMVC或者PythonDjango框架的應(yīng)用。其架構(gòu)圖如下所示：針對單體應(yīng)用，非功能性需求的做法：1、性能需求：使用緩存改善性能2、并發(fā)需求：使用集群改善并發(fā)3、讀寫分離：數(shù)據(jù)庫地讀寫分離4、使用反向代理和cdn加速5、使用分布式文件和分布式數(shù)據(jù)庫單體架構(gòu)的應(yīng)用比較容易部署、測試，在項目的初期，單體應(yīng)用可以很好地運行。然而，隨著需求的不斷增加，越來越多的人加入開發(fā)團隊，代碼庫也在飛速地膨脹。慢慢地，單體應(yīng)用變得越來越臃腫，可維護性、靈活性逐漸降低，維護成本越來越高，下面是單體架構(gòu)應(yīng)用的一些缺點。復雜性高：以一個百萬行級別的單體應(yīng)用為例，整個項目包含的模塊非常多、模塊的邊界模糊、依賴關(guān)系不清晰、代碼質(zhì)量參差不齊、混亂地堆砌在一起?？上攵麄€項目非常復雜。每次修改代碼都心驚膽戰(zhàn)，甚至添加一個簡單的功能，或者修改一個Bug都會帶來隱含的缺陷。技術(shù)債務(wù)：隨著時間推移、需求變更和人員更迭，會逐漸形成應(yīng)用程序的技術(shù)債務(wù)，并且越積越多。“不壞不修”，這在軟件開發(fā)中非常常見，在單體應(yīng)用中這種思想更甚。已使用的系統(tǒng)設(shè)計或代碼難以被修改，因為應(yīng)用程序中的其他模塊可能會以意料之外的方式使用它。部署頻率低：隨著代碼的增多，構(gòu)建和部署的時間也會增加。而在單體應(yīng)用中，每次功能的變更或缺陷的修復都會導致需要重新部署整個應(yīng)用。全量部署的方式耗時長、影響范圍大、風險高，這使得單體應(yīng)用項目上線部署的頻率較低。而部署頻率低又導致兩次發(fā)布之間會有大量的功能變更和缺陷修復，出錯率比較高。可靠性差：某個應(yīng)用Bug，例如死循環(huán)、內(nèi)存溢出等，可能會導致整個應(yīng)用的崩潰。擴展能力受限：單體應(yīng)用只能作為一個整體進行擴展，無法根據(jù)業(yè)務(wù)模塊的需要進行伸縮。例如，應(yīng)用中有的模塊是計算密集型的，它需要強勁的CPU；有的模塊則是IO密集型的，需要更大的內(nèi)存。由于這些模塊部署在一起，不得不在硬件的選擇上做出妥協(xié)。阻礙技術(shù)創(chuàng)新：單體應(yīng)用往往使用統(tǒng)一的技術(shù)平臺或方案解決所有的問題，團隊中的每個成員都必須使用相同的開發(fā)語言和框架，要想引入新框架或新技術(shù)平臺會非常困難。2、分布式隨著業(yè)務(wù)深入，業(yè)務(wù)要求的產(chǎn)品功能越來越多，每個業(yè)務(wù)模塊邏輯也都變得更加復雜，業(yè)務(wù)的深度和廣度都增加，使得單體應(yīng)用變得越來越臃腫，可維護性、靈活性逐漸降低，增加新功能開發(fā)周期越來越長，維護成本越來越高。這時需要對系統(tǒng)按照業(yè)務(wù)功能模塊拆分，將各個模塊服務(wù)化，變成一個分布式系統(tǒng)。業(yè)務(wù)模塊分別部署在不同的服務(wù)器上，各個業(yè)務(wù)模塊之間通過接口進行數(shù)據(jù)交互。該架構(gòu)相對于單體架構(gòu)來說，這種架構(gòu)提供了負載均衡的能力，大大提高了系統(tǒng)負載能力，解決了網(wǎng)站高并發(fā)的需求。另外還有以下特點：降低了耦合度：把模塊拆分，使用接口通信,降低模塊之間的耦合度。責任清晰：把項目拆分成若干個子項目，不同的團隊負責不同的子項目。擴展方便：增加功能時只需要再增加一個子項目，調(diào)用其他系統(tǒng)的接口就可以。部署方便：可以靈活的進行分布式部署。提高代碼的復用性：比如Service層，如果不采用分布式rest服務(wù)方式架構(gòu)就會在手機Wap商城，微信商城，PC，Android，iOS每個端都要寫一個Service層邏輯，開發(fā)量大，難以維護一起升級，這時候就可以采用分布式rest服務(wù)方式，公用一個service層。缺點：系統(tǒng)之間的交互要使用遠程通信，接口開發(fā)增大工作量，但是利大于弊。3、微服務(wù)緊接著業(yè)務(wù)模式越來越復雜，訂單、商品、庫存、價格等各個模塊都很深入，比如價格區(qū)分會員等級，訪問渠道（app還是PC），銷售方式（團購還是普通）等，還有大量的價格促銷，這些規(guī)則很復雜，容易相互沖突，需要把分散到各個業(yè)務(wù)的價格邏輯進行統(tǒng)一管理，以基礎(chǔ)價格服務(wù)的方式透明地提供給上層應(yīng)用，變成一個微內(nèi)核的服務(wù)化架構(gòu)，即微服務(wù)。微服務(wù)的特點：易于開發(fā)和維護：一個微服務(wù)只會關(guān)注一個特定的業(yè)務(wù)功能，所以它業(yè)務(wù)清晰、代碼量較少。開發(fā)和維護單個微服務(wù)相對簡單。而整個應(yīng)用是由若干個微服務(wù)構(gòu)建而成的，所以整個應(yīng)用也會被維持在一個可控狀態(tài)。單個微服務(wù)啟動較快：單個微服務(wù)代碼量較少，所以啟動會比較快。局部修改容易部署：單體應(yīng)用只要有修改，就得重新部署整個應(yīng)用，微服務(wù)解決了這樣的問題。一般來說，對某個微服務(wù)進行修改，只需要重新部署這個服務(wù)即可。技術(shù)棧不受限：在微服務(wù)架構(gòu)中，可以結(jié)合項目業(yè)務(wù)及團隊的特點，合理地選擇技術(shù)棧。例如某些服務(wù)可使用關(guān)系型數(shù)據(jù)庫MySQL；某些微服務(wù)有圖形計算的需求，可以使用Neo4j；甚至可根據(jù)需要，部分微服務(wù)使用Java開發(fā)，部分微服務(wù)使用Node.js開發(fā)。微服務(wù)雖然有很多吸引人的地方，但它并不是免費的午餐，使用它是有代價的。使用微服務(wù)架構(gòu)面臨的挑戰(zhàn)。運維要求較高：更多的服務(wù)意味著更多的運維投入。在單體架構(gòu)中，只需要保證一個應(yīng)用的正常運行。而在微服務(wù)中，需要保證幾十甚至幾百個服務(wù)服務(wù)的正常運行與協(xié)作，這給運維帶來了很大的挑戰(zhàn)。分布式固有的復雜性：使用微服務(wù)構(gòu)建的是分布式系統(tǒng)。對于一個分布式系統(tǒng)，系統(tǒng)容錯、網(wǎng)絡(luò)延遲、分布式事務(wù)等都會帶來巨大的挑戰(zhàn)。接口調(diào)整成本高：微服務(wù)之間通過接口進行通信。如果修改某一個微服務(wù)的API，可能所有使用了該接口的微服務(wù)都需要做調(diào)整。重復勞動：很多服務(wù)可能都會使用到相同的功能，而這個功能并沒有達到分解為一個微服務(wù)的程度，這個時候，可能各個服務(wù)都會開發(fā)這一功能，從而導致代碼重復。盡管可以使用共享庫來解決這個問題（例如可以將這個功能封裝成公共組件，需要該功能的微服務(wù)引用該組件），但共享庫在多語言環(huán)境下就不一定行得通了。五、衡量架構(gòu)的合理性架構(gòu)為業(yè)務(wù)服務(wù)，沒有最優(yōu)的架構(gòu)，只有最合適的架構(gòu)，架構(gòu)始終以高效，穩(wěn)定，安全為目標來衡量其合理性。合理的架構(gòu)設(shè)計：1、業(yè)務(wù)需求角度1、能解決當下業(yè)務(wù)需求和問題2、高效完成業(yè)務(wù)需求:能以優(yōu)雅且可復用的方式解決當下所有業(yè)務(wù)問題3、前瞻性設(shè)計:能在未來一段時間都能以第2種方式滿足業(yè)務(wù)，從而不會每次當業(yè)務(wù)進行演變時，導致架構(gòu)翻天覆地的變化。2、非業(yè)務(wù)需求角度（一）、穩(wěn)定性。指標：1、高可用：要盡可能的提高軟件的可用性，我想每個操作人都不愿意看到自己的工作無法正常進行。黑盒白盒測試、單元測試、自動化測試、故障注入測試、提高測試覆蓋率等方式來一步一步推進。（二）、高效指標：1、文檔化：不管是整體還是部分的整個生命周期內(nèi)都必須做好文檔化，變動的來源包括但不限于BUG，需求。2、可擴展：軟件的設(shè)計秉承著低耦合的理念去做，注意在合理的地方抽象。方便功能更改、新增和運用技術(shù)的迭代，并且支持在適時對架構(gòu)做出重構(gòu)。3、高復用：為了避免重復勞動，為了降低成本，我們希望能夠重用之前的代碼、之前的設(shè)計。這點對于架構(gòu)環(huán)境的依賴是最大的。（三）、安全指標安全：組織的運作過程中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)都是具有商業(yè)價值的，保證數(shù)據(jù)的安全也是刻不容緩的一部分。以免出現(xiàn)XX門之類丑聞。加密、https等為普遍手段。六、常見架構(gòu)誤區(qū)●開高走落不到實處●遺漏關(guān)鍵性約束與非功能需求●為虛無的未來埋單而過度設(shè)計●過早做出關(guān)鍵性決策●客戶說啥就是啥成為傳話筒●埋頭干活兒缺乏前瞻性●架構(gòu)設(shè)計還要考慮系統(tǒng)可測性●架構(gòu)設(shè)計不要企圖一步到位誤區(qū)1——架構(gòu)專門由架構(gòu)師來做，業(yè)務(wù)開發(fā)人員無需關(guān)注架構(gòu)的再好，最終還是需要代碼來落地，并且組織越大這個落地的難度越大。不單單是系統(tǒng)架構(gòu)，每個解決方案每個項目也由自己的架構(gòu)，如分層、設(shè)計模式等。如果每一塊磚瓦不夠堅固，那么整個系統(tǒng)還是會由崩塌的風險。所謂“千里之堤，潰于蟻穴”。誤區(qū)2——架構(gòu)師確定了架構(gòu)藍圖之后任務(wù)就結(jié)束了架構(gòu)不是“空中樓閣”，最終還是要落地的，但是架構(gòu)師完全不去深入到第一線怎么知道“地”在哪？怎么才能落的穩(wěn)穩(wěn)當當。誤區(qū)3——不做出完美的架構(gòu)設(shè)計不開工世上沒有最好架構(gòu)，只有最合適