架構(gòu)的規(guī)劃誰

  • 架構(gòu)就是對系統(tǒng)中的實體以及實體之間的關(guān)系所進行的抽象描述,是決策。

  • 系統(tǒng)架構(gòu)是結(jié)構(gòu)和規(guī)劃,是對物/信息的功能與形式元素之間的對應情況所做的分配,是對元素之間的關(guān)系以及元素同周邊環(huán)境之間的關(guān)系所做的定義。

  • 架設(shè)計構(gòu)是個復雜的任務(wù),也是個很大的話題,有了架構(gòu)之后,就需要讓干系人理解、遵循相關(guān)決策。

架構(gòu)圖的設(shè)計

系統(tǒng)架構(gòu)圖是為了抽象地表示軟件系統(tǒng)的整體輪廓和各個組件之間的相互關(guān)系和約束邊界,以及軟件系統(tǒng)的物理部署和軟件系統(tǒng)的演進方向的整體視圖

架構(gòu)類型

單體架構(gòu)、分布式架構(gòu)、SOA架構(gòu)、微服務(wù)架構(gòu)、微內(nèi)核架構(gòu)和事件驅(qū)動架構(gòu)、無服務(wù)架構(gòu)。

分布式架構(gòu)

分布式應用架構(gòu)中,相互獨立,代碼獨立開發(fā),獨立部署,通過API接口互相通信。通訊協(xié)議一般使用HTTP/RPC,數(shù)據(jù)格式是JSON(是一種輕量級的數(shù)據(jù)交換格式),應用集成方式比較簡化。

  • 優(yōu)點: 應用內(nèi)部高內(nèi)聚,獨立開發(fā)、測試和部署,應用之間松耦合,業(yè)務(wù)邊界清晰,業(yè)務(wù)依賴明確,支持大項目并行開發(fā)。

  • 缺點: API接口需求變化,應用就需要重新部署,通信可靠性和數(shù)據(jù)的封裝性相對于進程內(nèi)調(diào)用比較差。

SOA架構(gòu)

SOA也是分布式應用架構(gòu)一種。

  • SOA架構(gòu)提供配套的服務(wù)治理,包括服務(wù)注冊、服務(wù)路由、服務(wù)授權(quán)、服務(wù)降級、服務(wù)監(jiān)控等等。

  • SOA架構(gòu)既體現(xiàn)業(yè)務(wù)的拆分,又體現(xiàn)業(yè)務(wù)的整合,更多地從業(yè)務(wù)整體上考慮系統(tǒng)拆分。

  • 優(yōu)點:以服務(wù)層為主,聚焦核心業(yè)務(wù),同時以提供整個系統(tǒng)共享,服務(wù)作為獨立的應用,獨立部署,接口清晰,很容易做自動化測試和部署,服務(wù)是無狀態(tài)的,很容易做水平擴展;通過容器虛擬化技術(shù),實現(xiàn)故障隔離和資源高效利用。

  • 缺點:系統(tǒng)依賴復雜,給開發(fā)/測試/部署帶來不便,分布式數(shù)據(jù)一致性和分布式事務(wù)支持困難,一般通過最終一致性簡化解決。

單體式應用

系統(tǒng)只有一個應用、打包成一個應用;部署在一臺機器;在一個DB里存儲數(shù)據(jù),單體式應用采用分層架構(gòu),一般為表示層、業(yè)務(wù)層、數(shù)據(jù)訪問層、DB層,表示層負責用戶體驗,業(yè)務(wù)層負責業(yè)務(wù)邏輯,數(shù)據(jù)訪問層負責DB層的數(shù)據(jù)存取

  • 優(yōu)點:開發(fā)、編譯、調(diào)試一站式、一個應用程序包含所有功能點,容易測試和部署

  • 缺點:系統(tǒng)逐漸龐大時,代碼復雜度高,難以維護,應用擴展水平低,業(yè)務(wù)和模塊職責區(qū)分不清晰。

微服務(wù)架構(gòu)

  • 微服務(wù)架構(gòu)(microservices architecture)是服務(wù)導向架構(gòu)(service-oriented architecture,縮寫 SOA)的升級。

  • 每一個服務(wù)就是一個獨立的部署單元(separately deployed unit)。這些單元都是分布式的,互相解耦,通過遠程通信協(xié)議(比如REST、SOAP)聯(lián)系。

微服務(wù)架構(gòu)分成三種實現(xiàn)模式。

  • RESTful API 模式:服務(wù)通過 API 提供,云服務(wù)就屬于這一類

  • RESTful 應用模式:服務(wù)通過傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議或者應用協(xié)議提供,背后通常是一個多功能的應用程序,常見于企業(yè)內(nèi)部

  • 集中消息模式:采用消息代理(message broker),可以實現(xiàn)消息隊列、負載均衡、統(tǒng)一日志和異常處理。缺點:是會出現(xiàn)單點失敗,消息代理可能要做成集群。

  • 優(yōu)點:擴展性好,各個服務(wù)之間低耦合

    • 容易部署,軟件從單一可部署單元,被拆成了多個服務(wù),每個服務(wù)都是可部署單元

    • 容易開發(fā),每個組件都可以進行持續(xù)集成式的開發(fā),可以做到實時部署,不間斷地升級

    • 易于測試,可以多帶帶測試每一個服務(wù)
  • 缺點

    • 由于強調(diào)互相獨立和低耦合,服務(wù)可能會拆分得很細。這導致系統(tǒng)依賴大量的微服務(wù),變得很凌亂和笨重,性能也會不佳。

    • 一旦服務(wù)之間需要通信(即一個服務(wù)要用到另一個服務(wù)),整個架構(gòu)就會變得復雜。典型的例子就是一些通用的 Utility 類,一種解決方案是把它們拷貝到每一個服務(wù)中去,用冗余換取架構(gòu)的簡單性。

    • 分布式的本質(zhì)使得這種架構(gòu)很難實現(xiàn)原子性操作,交易回滾會比較困難。

事件驅(qū)動架構(gòu)

  • 事件(event)是狀態(tài)發(fā)生變化時,軟件發(fā)出的通知。

  • 事件驅(qū)動架構(gòu)(event-driven architecture)就是通過事件進行通信的軟件架構(gòu)。

事件驅(qū)動架構(gòu)的四個部分

  • 事件隊列(event queue):接收事件的入口。

  • 分發(fā)器(event mediator):將不同的事件分發(fā)到不同的業(yè)務(wù)邏輯單元。

  • 事件通道(event channel):分發(fā)器與處理器之間的聯(lián)系渠道。

  • 事件處理器(event processor):實現(xiàn)業(yè)務(wù)邏輯,處理完成后會發(fā)出事件,觸發(fā)下一步操作

對于簡單的項目,事件隊列、分發(fā)器和事件通道,可以合為一體,整個軟件就分成事件代理和事件處理器兩部分。

事件驅(qū)動架構(gòu)的優(yōu)缺點

優(yōu)點

分布式的異步架構(gòu),事件處理器之間高度解耦,軟件的擴展性好;適用性廣,各種類型的項目都可以用;性能較好,因為事件的異步本質(zhì),軟件不易產(chǎn)生堵塞;事件處理器可以獨立地加載和卸載,容易部署

缺點

涉及異步編程(要考慮遠程通信、失去響應等情況),開發(fā)相對復雜難以支持原子性操作,因為事件通過會涉及多個處理器,很難回滾分布式和異步特性導致這個架構(gòu)較難測試。

分層架構(gòu)

分層架構(gòu)(layered architecture)是最常見的軟件架構(gòu),也是事實上的標準架構(gòu)。如果你不知道要用什么架構(gòu),那就用它。

這種架構(gòu)將軟件分成若干個水平層,每一層都有清晰的角色和分工,不需要知道其他層的細節(jié)。層與層之間通過接口通信。

雖然沒有明確約定,軟件一定要分成多少層,但是四層的結(jié)構(gòu)最常見。

  • 表現(xiàn)層(presentation):用戶界面,負責視覺和用戶互動。

  • 業(yè)務(wù)層(business):實現(xiàn)業(yè)務(wù)邏輯。

  • 持久層(persistence):提供數(shù)據(jù),SQL 語句就放在這一層。

  • 數(shù)據(jù)庫(database) :保存數(shù)據(jù)。

有的軟件在邏輯層和持久層之間,加了一個服務(wù)層(service),提供不同業(yè)務(wù)邏輯需要的一些通用接口。

用戶的請求將依次通過這四層的處理,不能跳過其中任何一層。

分層架構(gòu)

優(yōu)點
  1. 結(jié)構(gòu)簡單,容易理解和開發(fā)。

  2. 不同技能的程序員可以分工,負責不同的層,天然適合大多數(shù)軟件公司的組織架構(gòu)

  3. 每一層都可以獨立測試,其他層的接口通過模擬解決
缺點
  1. 一旦環(huán)境變化,需要代碼調(diào)整或增加功能時,通常比較麻煩和費時

  2. 部署比較麻煩,即使只修改一個小地方,往往需要整個軟件重新部署,不容易做持續(xù)發(fā)布,軟件升級時,可能需要整個服務(wù)暫停

  3. 擴展性差。用戶請求大量增加時,必須依次擴展每一層,由于每一層內(nèi)部是耦合的,擴展會很困難。

微核架構(gòu)。

微核架構(gòu)(microkernel architecture)又稱為"插件架構(gòu)"(plug-in architecture),指的是軟件的內(nèi)核相對較小,主要功能和業(yè)務(wù)邏輯都通過插件實現(xiàn)。

內(nèi)核(core)通常只包含系統(tǒng)運行的最小功能。插件則是互相獨立的,插件之間的通信,應該減少到最低,避免出現(xiàn)互相依賴的問題。

優(yōu)點

  1. 良好的功能延伸性(extensibility),需要什么功能,開發(fā)一個插件即可

  2. 功能之間是隔離的,插件可以獨立的加載和卸載,使得它比較容易部署,

  3. 可定制性高,適應不同的開發(fā)需要

  4. 可以漸進式地開發(fā),逐步增加功能

缺點

  1. 擴展性(scalability)差,內(nèi)核通常是一個獨立單元,不容易做成分布式

  2. 開發(fā)難度相對較高,因為涉及到插件與內(nèi)核的通信,以及內(nèi)部的插件登記機制。

云架構(gòu)。

云結(jié)構(gòu)(cloud architecture)主要解決擴展性和并發(fā)的問題,是最容易擴展的架構(gòu)。

它的高擴展性,主要原因是沒使用中央數(shù)據(jù)庫,而是把數(shù)據(jù)都復制到內(nèi)存中,變成可復制的內(nèi)存數(shù)據(jù)單元。然后,業(yè)務(wù)處理能力封裝成一個個處理單元(prcessing unit)。訪問量增加,就新建處理單元;訪問量減少,就關(guān)閉處理單元。由于沒有中央數(shù)據(jù)庫,所以擴展性的最大瓶頸消失了。由于每個處理單元的數(shù)據(jù)都在內(nèi)存里,最好要進行數(shù)據(jù)持久化。

這個模式主要分成兩部分:處理單元(processing unit)和虛擬中間件(virtualized middleware)。

處理單元:實現(xiàn)業(yè)務(wù)邏輯

虛擬中間件:負責通信、保持sessions、數(shù)據(jù)復制、分布式處理、處理單元的部署。