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[導(dǎo)讀]軟件架構(gòu)跟蓋樓有異曲同工之妙。首先建筑師(軟件行業(yè):稱之為架構(gòu)師)在圖紙上把大樓外觀、主體結(jié)構(gòu)、材料工藝、施工流程等設(shè)計好。施工隊根據(jù)圖紙,打好地基,并開始建設(shè)能滿足抗地震、抗臺風(fēng)、抗沉降(高并發(fā)、高性能、高可用)等必備條件的大樓主體結(jié)構(gòu),然后再澆筑墻體、封頂、室內(nèi)裝飾。建筑師對...

軟件架構(gòu)跟蓋樓有異曲同工之妙。首先建筑師(軟件行業(yè):稱之為架構(gòu)師)在圖紙上把大樓外觀、主體結(jié)構(gòu)、材料工藝、施工流程等設(shè)計好。施工隊根據(jù)圖紙,打好地基,并開始建設(shè)能滿足抗地震、抗臺風(fēng)、抗沉降(高并發(fā)、高性能、高可用)等必備條件的大樓主體結(jié)構(gòu),然后再澆筑墻體、封頂、室內(nèi)裝飾。


建筑師對主體結(jié)構(gòu)的設(shè)計,在軟件工程中便是架構(gòu)設(shè)計;大樓的主體結(jié)構(gòu)在軟件工程中就是架構(gòu),它主要處理軟件的子系統(tǒng)和組件的開發(fā)和部署方式、技術(shù)指標(biāo)和規(guī)范,以及它們之間的相互關(guān)系。


很多人對架構(gòu)師可能有誤解,認(rèn)為只是做了好多很炫的PPT,各種的架構(gòu)圖、UML圖、流程圖、模塊拆分、組件拆分、部署圖等,感覺完全是紙上談兵,一行代碼沒寫,夸夸其談。


其實不然,古代帶兵打仗,講究兵馬未動糧草先行,正式開拔前一定要先把準(zhǔn)備工作做好。畢竟做設(shè)計比寫代碼推翻重來的成本要低得多。


成為一名優(yōu)秀的架構(gòu)師需要具備很多條件:


  • 業(yè)務(wù)理解轉(zhuǎn)化能力

  • 思維抽象能力

  • 軟件建模能力

  • 高并發(fā)、高性能、高可用的分布式系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計能力

  • 前沿技術(shù)選型把控能力

  • 系統(tǒng)重構(gòu)能力

  • 快速學(xué)習(xí)能力


此外,還要懂分布式緩存、消息隊列、負(fù)載均衡、數(shù)據(jù)庫、NoSQL、搜索、RPC、容器、分庫分表、注冊中心、分布式配置、鏈路跟蹤、服務(wù)治理、系統(tǒng)監(jiān)控、微服務(wù)等等。此處省略1萬字……


好的架構(gòu)師,不是“需求翻譯機”或“架構(gòu)優(yōu)化器?”


兵法有云,“戰(zhàn)略上藐視敵人,戰(zhàn)術(shù)上重視敵人!”

有一個自信的意識,意味著你一只腳已經(jīng)邁入成功的大門。


低頭走路,時不時也要抬頭看天。要想做好、做精一件事,不能只局限某一個細節(jié)點,要做到既有點也有面。放眼全局,才能更好驗證細節(jié)做的好不好,在整體架構(gòu)中是否合理。否則,很容易導(dǎo)致木桶效應(yīng)


如何做好架構(gòu)設(shè)計,有哪些經(jīng)驗可以遵循,我們簡單來學(xué)習(xí)下。


一、“拆分” ,降低架構(gòu)復(fù)雜度


好的架構(gòu)師,不是“需求翻譯機”或“架構(gòu)優(yōu)化器?”


世上沒有無緣無故的愛,也沒有無緣無故的恨,一切皆有因果。那為什么要做拆分呢?


人類大腦神經(jīng)信號傳遞靠的是離子,通過透過鈉與鉀等離子來傳輸,其速度被限制在化學(xué)擴散的速率,所以我們的大腦內(nèi)大部分神經(jīng)信號是以約 30m/s 的速度傳播。

由于人腦處理問題的能力是有限的,當(dāng)面對復(fù)雜問題時,會主動去尋找一些方法提升效率(這也是人與動物的最大區(qū)別,人具有思考能力)。神器就是拆分,將復(fù)雜問題拆解為多個相對簡單的小問題。分而治之、各個擊破,這樣做極大地提高了解決復(fù)雜問題的可能性和效率。


簡單歸納:應(yīng)用拆分、服務(wù)拆分、數(shù)據(jù)拆分、應(yīng)用解耦。


比如常見的電商領(lǐng)域,當(dāng)用戶發(fā)展到一定規(guī)模后,會拆分成一系列的業(yè)務(wù)子域:商戶、商品、庫存、權(quán)限、訂單、支付、履約、結(jié)算、售后、財務(wù)、會員、營銷、采購、倉儲等眾多模塊,項目實戰(zhàn)中可以結(jié)合DDD,來幫助我們理清、劃分各個子系統(tǒng)的邊界。


拆分帶來的好處:


  • 需求不斷疊加導(dǎo)致并行開發(fā)和上線時,通過拆分可以減少相互影響。

  • 降低系統(tǒng)的復(fù)雜度,讓研發(fā)人員適當(dāng)聚焦,提升專業(yè)度。

  • 弱化各個模塊間的耦合性,降低整體系統(tǒng)風(fēng)險

  • 大家分工更加明確,各司其職,工作效率更高

  • 拆分微服務(wù)后,無狀態(tài)化部署,更容易橫向擴容,方便我們有針對性補齊某塊性能短板,提升整體系統(tǒng)吞吐量


拆分需注意事項:


  • 最好是從頂層按業(yè)務(wù)及業(yè)務(wù)流程來垂直拆分,而不是純技術(shù)視角維度。畢竟研發(fā)更多是跟著產(chǎn)品節(jié)奏來走

  • 對于拆分得到的具體模塊,可以按讀寫分離、在線離線分離、快慢分離、場景分離等方式做進一步的水平拆分。

  • 隨著業(yè)務(wù)的升級演化,不斷調(diào)整策略,將易變與穩(wěn)定、共性與非共性進行水平拆分


拆分是架構(gòu)設(shè)計大型復(fù)雜系統(tǒng)的第一步,對降低系統(tǒng)復(fù)雜性有著決定性的意義,它也是架構(gòu)師的必備技能之一。

二、認(rèn)知抽象,架構(gòu)模式有通用性


認(rèn)知很重要,認(rèn)知很重要,認(rèn)知真的重要,重要的話說三遍。大家應(yīng)該聽過一個成語:“一通百通”,出自明·吳承恩《西游記》。


原文:這猴王也是他一竅通時百竅通,當(dāng)時習(xí)了口訣,自習(xí)自練,將七十二般變化,都學(xué)成了。

翻譯過來:一個主要的弄通了,其他的自然也都會弄通。


相信很多人都面試過別人,或者被別人面試過。大家有沒有發(fā)現(xiàn)一個現(xiàn)象,簡歷中項目經(jīng)驗很重要,但是有時想招到一個對口業(yè)務(wù)的人真的很難,這時考量標(biāo)準(zhǔn)就會轉(zhuǎn)變?yōu)閷η舐氄叩幕A(chǔ)技術(shù)能力(比如算法)、表達能力、歸納能力、抽象思維能力。正所謂“一通百通”,你在一個行業(yè)積累了成功的項目經(jīng)驗,那么再換一個賽道也不會有問題。


現(xiàn)如今,互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)快速發(fā)展,各種垂直化業(yè)務(wù)如雨后春筍般涌現(xiàn)出來,騰訊的IM即時通訊、阿里巴巴的電商、滴滴的打車、百度的搜索、餓了么的O2O外賣。


看似形態(tài)各異,但細細一想,是不是也可以歸納為:讀業(yè)務(wù)、寫業(yè)務(wù)、扣減業(yè)務(wù)。


  • 讀業(yè)務(wù):對于讀的SLA(服務(wù)等級協(xié)議)要求非常高。但考慮到數(shù)據(jù)更改的頻率低,通常采用數(shù)據(jù)盡量前置應(yīng)對性能要求。

  • 寫業(yè)務(wù):對寫的SLA要求高,寫業(yè)務(wù)的特點是寫入的數(shù)據(jù)是用戶私有的而不是共享的,同時寫入不需要依賴已有的數(shù)據(jù)。對于 UGC 寫業(yè)務(wù),只要盡最大可能將數(shù)據(jù)存儲下來即可。

  • 扣減業(yè)務(wù):與上面寫業(yè)務(wù)類似,但是寫入的內(nèi)容要少很多,但是對單個數(shù)值的并發(fā)修改能力要求很高,可以考慮將大庫存拆分N份小庫存,從而降低并發(fā)寫壓力。


假如你在微博工作做,知道微博的熱搜事件(讀事件)如何架構(gòu),緩存的熱點問題如何解決。那么同樣切到電商業(yè)務(wù),對一些爆款商品的展示,我們也是有很多共性化的技術(shù)方案可以參考,我們要學(xué)會舉一反三。

三、一圖勝千言,畫各種類型圖


為什么架構(gòu)師都喜歡畫圖呢,一圖勝千言啊。人的生理結(jié)構(gòu)更容易接受視覺型知識輸入。


《五視圖法》描述架構(gòu):


邏輯視圖:對應(yīng)邏輯架構(gòu),主要關(guān)注功能需求,以及系統(tǒng)職責(zé)和行為的劃分。邏輯視圖不僅包括用戶可見的功能,還包括相應(yīng)的輔助功能。比如秒殺系統(tǒng)中的活動場次切換、商品列表、用戶登錄、活動管理、后臺權(quán)限等功能


開發(fā)視圖:對應(yīng)開發(fā)架構(gòu),主要關(guān)注系統(tǒng)開發(fā)過程中的質(zhì)量屬性。它包括軟件源碼的組織方式、引入開源框架、配置方式、編譯打包方式以及與第三方包的依賴關(guān)系等。


運行視圖:對應(yīng)運行架構(gòu),主要關(guān)注軟件運行過程中的質(zhì)量屬性,它包括進程、線程、協(xié)程、對象之間的并發(fā)、同步、通信的問題等。


物理視圖:對應(yīng)物理架構(gòu),主要關(guān)注安裝和部署需求。它包括軟件運行時的系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)、服務(wù)器等基礎(chǔ)設(shè)施和相關(guān)配置,以及如何利用基礎(chǔ)設(shè)施來實現(xiàn)應(yīng)用程序的高可用、可伸縮等。


數(shù)據(jù)視圖:對應(yīng)數(shù)據(jù)架構(gòu),通常用 E-R 圖(Entity Relationship Diagram,實體-聯(lián)系圖)表示。主要關(guān)注數(shù)據(jù)需求,它包括數(shù)據(jù)的格式、屬性、關(guān)系等。


四、系統(tǒng)是演化來的,切勿初期就翻天覆地


隨著公司業(yè)務(wù)的擴大,系統(tǒng)也會經(jīng)歷一個演化過程。大致分為這么幾個階段:煙囪式架構(gòu) --> 平臺化 --> 中臺化。

就像人一樣,每個階段也都有自己的優(yōu)點和不足,業(yè)務(wù)早期追求速度,講究快速落地,搶占市場,時間就是生命,我們可能采用集中式架構(gòu),系統(tǒng)快速落地,后期在慢慢優(yōu)化、架構(gòu)升級。


早期的系統(tǒng)很多都是煙囪式架構(gòu),自上而下一體化,存在大量的模塊重復(fù),導(dǎo)致維護成本很高。另外模塊割裂對業(yè)務(wù)也有很大影響,比如:會員模塊,每個渠道都有自己的獨立用戶體系,用戶登錄網(wǎng)站系統(tǒng)時需要記住多套賬號,體驗較差。也不利于數(shù)據(jù)互通、共享,無法最大化發(fā)揮數(shù)據(jù)的價值。此時,便有了從煙囪式架構(gòu)朝著平臺化演化。


平臺化是從降低技術(shù)重復(fù)的角度出發(fā),將重復(fù)模塊進行融合,從而提升效率。


好的架構(gòu)師,不是“需求翻譯機”或“架構(gòu)優(yōu)化器?”


中臺化,也稱為企業(yè)級的能力復(fù)用平臺。從業(yè)務(wù)復(fù)用的角度出發(fā),進一步提升業(yè)務(wù)落地的效率。


中臺的搭建思路:


從平臺化到中臺化演化升級,可以從業(yè)務(wù)能力可視化、業(yè)務(wù)能力在線配置化的方法進行落地改造。


開發(fā)建設(shè)一套業(yè)務(wù)可視化平臺,將業(yè)務(wù)平臺中的代碼流程可視化地登記到可視化系統(tǒng)中,按照一定的連線規(guī)則或流程引擎規(guī)則,形成業(yè)務(wù)流。另外要保證可視化平臺能夠在業(yè)務(wù)代碼修改后,實時感知更新相對應(yīng)的流程。


好的架構(gòu)師,不是“需求翻譯機”或“架構(gòu)優(yōu)化器?”


可視化之后,業(yè)務(wù)邏輯可以直接在可視化平臺上展現(xiàn)出來,業(yè)務(wù)方和產(chǎn)品經(jīng)理不需要頻繁和研發(fā)溝通確認(rèn)需求,可以極大地減少溝通時間,有助于業(yè)務(wù)快速落地。


中臺價值:當(dāng)面對不斷出現(xiàn)的新的業(yè)務(wù)場景和形態(tài)時(如電商里新出現(xiàn)的社區(qū)團購等),中臺需要快速地復(fù)用已有能力,去滿足業(yè)務(wù)新建站點或不斷擴寬業(yè)務(wù)邊界的訴求。


最后,聊聊關(guān)于 “道” 認(rèn)知


不管是設(shè)計什么樣的系統(tǒng),在做技術(shù)方案前一定要充分了解業(yè)務(wù)背景、客戶需求,否則很容易走偏。最終開發(fā)出來的系統(tǒng)不是客戶想要的。


除了分析功能需求外,還要深入挖掘背后的非功能需求,如:面向的客戶群體是哪些?有多少用戶?一般什么時候訪問系統(tǒng)?可能會做出哪些危害系統(tǒng)的操作?


有針對性的加固系統(tǒng),如果是秒殺性質(zhì),要思考系統(tǒng)如何不被瞬間洪峰流量沖垮。提前準(zhǔn)備降級方案,舍小保大。在保證系統(tǒng)的高并發(fā)輸出外,也要兼顧系統(tǒng)的穩(wěn)定性。


架構(gòu)和歷史也是一樣,分久必合合久必分,但在分分合合的過程中一定要結(jié)合業(yè)務(wù)現(xiàn)狀來設(shè)計演化。千萬不要脫離業(yè)務(wù),純技術(shù)或心性自由發(fā)揮,這樣很容易受挫。


最后,這個世界上沒有什么是完美的,架構(gòu)設(shè)計也是一樣的,比如拆分后帶來的分布式事務(wù)、調(diào)用鏈路變長、模塊變多,線上服務(wù)器增多,排查問題復(fù)雜,跨團隊溝通成本增加等問題。不管怎樣,滿足當(dāng)前業(yè)務(wù)發(fā)展,且預(yù)留一定的擴展性,滿足未來短期內(nèi)的發(fā)展需要,這樣的架構(gòu)設(shè)計就是合格的架構(gòu)設(shè)計。


作者丨TomGE來源丨公眾號:微觀技術(shù)(ID:weiguanjishu)

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