架構(gòu)師之路 — 軟件架構(gòu) — Overview

目錄

文章目錄

目錄

軟件架構(gòu)的定義

軟件架構(gòu)的核心要素

軟件架構(gòu)的目的

軟件架構(gòu)分類

業(yè)務(wù)架構(gòu)

應(yīng)用架構(gòu)

系統(tǒng)架構(gòu)

數(shù)據(jù)架構(gòu)

部署架構(gòu)

運維架構(gòu)

軟件架構(gòu)的定義

IEEE 給出的定義：

架構(gòu)是環(huán)境中該系統(tǒng)的一組基礎(chǔ)概念（concepts）和屬性（properties），具體表現(xiàn)就是它的元素（elements）、關(guān)系（relationships），以及設(shè)計與演進的基本原則（principles）。

CMU 軟件工程研究院的定義：

架構(gòu)是用于推演出該系統(tǒng)的一組結(jié)構(gòu)（structures），具體是由軟件元素（elements）、元素之間的關(guān)系（relationships），以及各自的屬性（properties）共同組成。

軟件架構(gòu)的核心要素

從上述軟件架構(gòu)的定義中，我們可以提取出 4 個核心要素：

元素（elements）：將系統(tǒng)拆分為一組元素，例如：模塊、組件、結(jié)構(gòu)體、子系統(tǒng)；

關(guān)系（relationships）：不同元素之間的關(guān)系，例如：交互、依賴 、繼承、組合、聚合；

屬性（properties）：每個元素具備的屬性，例如：名稱、職責、接口、實現(xiàn)限制等；

原理（principles）：為什么這么設(shè)計，例如：拆分依據(jù)、設(shè)計原則、決策原因等。

可見，軟件架構(gòu)不僅顯示了軟件需求和軟件結(jié)構(gòu)之間的對應(yīng)關(guān)系，而且指定了整個軟件系統(tǒng)的組織和拓撲結(jié)構(gòu)，提供了一些設(shè)計決策的基本原理。

軟件架構(gòu)的目的

高級語言的出現(xiàn)，解放了程序員，但好景不長，隨著軟件的規(guī)模和復(fù)雜度的大大增加，軟件質(zhì)量低下，質(zhì)量把控難度高，項目無法如期完成，嚴重超支等現(xiàn)象。例如，1963 年美國的 水手一號火箭發(fā)射失敗事故，就是因為一行 FORTRAN 代碼錯誤導(dǎo)致的。

所以，為了解決上面的問題，針對性的提出了解決方法 “軟件工程”。雖然 “軟件工程” 提出之后也曾被視為軟件領(lǐng)域的銀彈，但后來事實證明，軟件工程同樣無法根除軟件危機，只能在一定程度上緩解軟件危機。

差不多同一時間，“結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計” 作為另外一種解決軟件危機的方案被提了出來。結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計的主要特點是拋棄 goto 語句，采取 “自頂向下、逐步細化、模塊化” 的指導(dǎo)思想。“結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計” 的本質(zhì)上還是一種面向過程的設(shè)計思想，但通過 “自頂向下、逐步細化、模塊化” 的方法，將軟件的復(fù)雜度控制在一定范圍內(nèi)，從而從整體上降低了軟件開發(fā)的復(fù)雜度。

結(jié)構(gòu)化編程的風靡在一定程度上緩解了軟件危機，然而隨著硬件的快速發(fā)展，業(yè)務(wù)需求越來越復(fù)雜，以及編程應(yīng)用領(lǐng)域越來越廣泛，第二次軟件危機很快就到來了。第二次軟件危機的根本原因還是在于軟件生產(chǎn)力遠遠跟不上硬件和業(yè)務(wù)的發(fā)展。

第一次軟件危機的根源在于軟件的 “邏輯” 變得非常復(fù)雜；

第二次軟件危機主要體現(xiàn)在軟件的 “擴展” 變的非常復(fù)雜。

結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計雖然能夠緩解軟件邏輯的復(fù)雜性，但是對于業(yè)務(wù)變化帶來的軟件擴展卻無能為力。軟件領(lǐng)域迫切希望找到新的銀彈來解決軟件危機，在這種背景下，面向?qū)ο蟮乃枷腴_始流行起來。

雖然面向?qū)ο箝_始也被當做解決軟件危機的銀彈，在一定程度上解決了軟件 “擴展” 帶來的復(fù)雜性。但事實證明，和軟件工程、結(jié)構(gòu)化程度設(shè)計一樣，面向?qū)ο笠膊皇倾y彈，而只是一種新的軟件方法而已。

隨著軟件系統(tǒng)規(guī)模的增加，計算相關(guān)的算法和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)不再構(gòu)成主要的設(shè)計問題。當系統(tǒng)由許多部分組成時，整個系統(tǒng)的組織，也就是所說的 “軟件架構(gòu)”，產(chǎn)生了一系列新的設(shè)計問題。比如：

系統(tǒng)規(guī)模龐大，內(nèi)部耦合嚴重，開發(fā)效率低；

系統(tǒng)耦合嚴重，牽一發(fā)動全身，后續(xù)修改和擴展困難；

系統(tǒng)邏輯復(fù)雜，容易出問題，出問題后很難排查和修復(fù)；

可見，第一次軟件危機引出了 “結(jié)構(gòu)化編程”，創(chuàng)造了 “模塊” 概念；第二次軟件危機引出了 “面向?qū)ο缶幊獭?，?chuàng)造了 “對象” 概念；直到 “軟件架構(gòu)” 的產(chǎn)生，創(chuàng)造了 “組件” 概念。

“模塊”、“對象” 和 “組件” 本質(zhì)上都是對達到一定規(guī)模的軟件進行拆分，差別只是在于隨著軟件的復(fù)雜度不斷增加，拆分的粒度越來越粗，拆分的層次越來越高。

簡而言之，軟件架構(gòu)的目的就是描述系統(tǒng)實現(xiàn)的藍圖（Blueprints），本質(zhì)是為了管理軟件的復(fù)雜性。其價值應(yīng)該只圍繞一個核心命題：控制復(fù)雜性，效率最大化。

軟件架構(gòu)分類

業(yè)務(wù)架構(gòu)

由業(yè)務(wù)架構(gòu)師負責，也可以稱為業(yè)務(wù)領(lǐng)域?qū)＜?、行業(yè)專家。

業(yè)務(wù)架構(gòu)屬于頂層設(shè)計，其對業(yè)務(wù)的定義和劃分會影響組織結(jié)構(gòu)和技術(shù)架構(gòu)。例如，阿里巴巴在沒有中臺部門之前，每個業(yè)務(wù)部門的技術(shù)架構(gòu)都是煙囪式的，淘寶、天貓、飛豬、1688 等各有一套體系結(jié)構(gòu)。而后，成立了共享平臺事業(yè)部，打通了賬號、商品、訂單等體系，讓商業(yè)基礎(chǔ)實施的復(fù)用成為可能。

應(yīng)用架構(gòu)

由應(yīng)用架構(gòu)師負責，他需要根據(jù)業(yè)務(wù)場景的需要，設(shè)計應(yīng)用的層次結(jié)構(gòu)，制定應(yīng)用規(guī)范、定義接口和數(shù)據(jù)交互協(xié)議等。并盡量將應(yīng)用的復(fù)雜度控制在一個可以接受的水平，從而在快速的支撐業(yè)務(wù)發(fā)展的同時，在保證系統(tǒng)的可用性和可維護性的同時，確保應(yīng)用滿足非功能屬性要求（性能、安全、穩(wěn)定性等）。

系統(tǒng)架構(gòu)

分布式系統(tǒng)基本是稍具規(guī)模業(yè)務(wù)的必選項。它需要解決服務(wù)器負載，分布式服務(wù)的注冊和發(fā)現(xiàn)，消息系統(tǒng)，緩存系統(tǒng)，分布式數(shù)據(jù)庫等問題，同時架構(gòu)師要在 CAP（Consistency，Availability，Partition tolerance）之間進行權(quán)衡。

數(shù)據(jù)架構(gòu)

對于規(guī)模大一些的公司，數(shù)據(jù)治理是一個很重要的課題。如何對數(shù)據(jù)收集、數(shù)據(jù)處理提供統(tǒng)一的服務(wù)和標準，是數(shù)據(jù)架構(gòu)需要關(guān)注的問題。其目的就是統(tǒng)一數(shù)據(jù)定義規(guī)范，標準化數(shù)據(jù)表達，形成有效易維護的數(shù)據(jù)資產(chǎn)，搭建統(tǒng)一的大數(shù)據(jù)處理平臺，形成數(shù)據(jù)使用閉環(huán)。

部署架構(gòu)

物理架構(gòu)關(guān)注軟件元件是如何放到硬件上的，包括機房搭建、網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)，網(wǎng)絡(luò)分流器、代理服務(wù)器、Web 服務(wù)器、應(yīng)用服務(wù)器、報表服務(wù)器、整合服務(wù)器、存儲服務(wù)器和主機等。

運維架構(gòu)

負責運維系統(tǒng)的規(guī)劃、選型、部署上線，建立規(guī)范化的運維體系。

運維

版權(quán)聲明：本文內(nèi)容由網(wǎng)絡(luò)用戶投稿，版權(quán)歸原作者所有，本站不擁有其著作權(quán)，亦不承擔相應(yīng)法律責任。如果您發(fā)現(xiàn)本站中有涉嫌抄襲或描述失實的內(nèi)容，請聯(lián)系我們jiasou666@gmail.com 處理，核實后本網(wǎng)站將在24小時內(nèi)刪除侵權(quán)內(nèi)容。