从0开始学架构 - 架构设计的目的

“为何要做架构设计?”或者“架构设计目的是什么?”类似的问题,大部分人可能从来没有思考过,或者即使有思考,也没有太明确可信的答案。

架构设计的误区

关于架构设计的目的,常见的误区有:

  • 因为架构很重要,所以要做架构设计

    这是一句正确的废话,架构是很重要,但架构为何重要呢?

    • 不做架构设计系统就跑不起来么?
    • 做了架构设计就能提升开发效率么?
    • 设计良好的架构能促进业务发展么?
    • 不是每个系统都要做架构设计吗?
    • 公司流程要求系统开发过程中必须有架构设计
    • 为了高性能、高可用、可扩展,所以要做架构设计

架构设计的真正目的

那架构设计的真正目的究竟是什么?

从架构设计的历史背景可以看到,整个软件技术发展的历史,其实就是一部与“复杂度”斗争的历史,架构的出现也不例外。简而言之,架构也是为了应对软件系统复杂度而提出的一个解决方案,通过回顾架构产生的历史背景和原因,我们可以基本推导出答案:架构设计的主要目的是为了解决软件系统复杂度带来的问题。

这个结论虽然很简洁,但却是架构设计过程中需要时刻铭记在心的一条准则。

首先,遵循这条准则能够让“新手”架构师心中有数,而不是一头雾水

新手架构师开始做架构设计的时候,心情都很激动,希望大显身手,甚至恨不得一出手就设计出世界上最牛的 XX 架构,从此走上人生巅峰,但真的面对具体的需求时,往往都会陷入一头雾水的状态。

以下的问题,如果明确了“架构设计是为了解决软件复杂度”原则后,就很好回答。

  • “这么多需求,从哪里开始下手进行架构设计呢?”
    —— 通过熟悉和理解需求,识别系统复杂性所在的地方,然后针对这些复杂点进行架构设计。

  • “架构设计要考虑高性能、高可用、高扩展……这么多高 XX,全部设计完成估计要 1 个月,但老大只给了 1 周时间”。
    —— 架构设计并不是要面面俱到,不需要每个架构都具备高性能、高可用、高扩展等特点,而是要识别出复杂点然后有针对性地解决问题。

  • “业界 A 公司的架构是 X,B 公司的方案是 Y,两个差别比较大,该参考哪一个呢?”
    —— 理解每个架构方案背后所需要解决的复杂点,然后才能对比自己的业务复杂点,参考复杂点相似的方案。

其次,遵循这条准则能够让“老鸟”架构师有的放矢,而不是贪大求全

技术人员往往都希望自己能够做出最牛的东西,架构师也不例外,尤其是一些“老鸟”架构师,为了证明自己的技术牛,可能会陷入贪大求全的焦油坑而无法自拔。

以下这些想法,如果拿“架构设计是为了解决软件复杂度”这个原则来衡量,就很容易判断。

  • “我们的系统一定要做到每秒 TPS 10 万”
    —— 如果系统的复杂度不是在性能这部分,TPS 做到 10 万并没有什么用。

  • “淘宝的架构是这么做的,我们也要这么做”
    —— 淘宝的架构是为了解决淘宝业务的复杂度而设计的,淘宝的业务复杂度并不就是我们的业务复杂度,绝大多数业务的用户量都不可能有淘宝那么大。

  • “Docker 现在很流行,我们的架构应该将 Docker 应用进来”
    —— Docker 不是万能的,只是为了解决资源重用和动态分配而设计的,如果我们的系统复杂度根本不是在这方面,引入 Docker 没有什么意义。

总结

架构设计的主要目的是为了解决软件系统复杂度带来的问题。
架构设计的主要目的是为了解决软件系统复杂度带来的问题。
架构设计的主要目的是为了解决软件系统复杂度带来的问题。

架构是为了应对软件系统复杂度而提出的一个解决方案。架构即(重要)决策,是在一个有约束的盒子里去求解或接近最合适的解。这个有约束的盒子是团队经验、成本、资源、进度、业务所处阶段等所编织、掺杂在一起的综合体(人、财、物、时间、事情等)。架构无优劣,但是存在恰当的架构用在合适的软件系统中,而这些就是决策的结果。

需求驱动架构。在分析设计阶段,需要考虑一定的人力与时间去“跳出代码,总揽全局”,为业务和 IT 技术之间搭建一座“桥梁”。

架构设计处于软件研制的前期。一方面,越是前期,如有问题,就能够越早发现,修改的代价也就越低;另外一方面,也意味着,软件实施后期若有架构上的修改,也需要付出更多的代价。

几点收获:

  1. 架构是为了应对软件系统复杂度而提出的一个解决方案。
  2. 架构即(重要)决策。
  3. 需求驱动架构,架起分析与设计实现的桥梁。
  4. 架构与开发成本的关系。

【附】简单的复杂度分析案例

假设我们需要设计一个大学的学生管理系统,其基本功能包括登录、注册、成绩管理、课程管理等。当我们对这样一个系统进行架构设计的时候,首先应识别其复杂度到底体现在哪里。

  1. 性能:一个学校的学生大约 1 ~ 2 万人,学生管理系统的访问频率并不高,平均每天单个学生的访问次数平均不到 1 次,因此性能这部分并不复杂,存储用 MySQL 完全能够胜任,缓存都可以不用,Web 服务器用 Nginx 绰绰有余。

  2. 可扩展性:学生管理系统的功能比较稳定,可扩展的空间并不大,因此可扩展性也不复杂。

  3. 高可用:学生管理系统即使宕机 2 小时,对学生管理工作影响并不大,因此可以不做负载均衡,更不用考虑异地多活这类复杂的方案了。但是,如果学生的数据全部丢失,修复是非常麻烦的,只能靠人工逐条修复,这个很难接受,因此需要考虑存储高可靠,这里就有点复杂了。我们需要考虑多种异常情况:机器故障、机房故障,针对机器故障,我们需要设计 MySQL 同机房主备方案;针对机房故障,我们需要设计 MySQL 跨机房同步方案。

  4. 安全性:学生管理系统存储的信息有一定的隐私性,例如学生的家庭情况,但并不是和金融相关的,也不包含强隐私(例如玉照、情感)的信息,因此安全性方面只要做 3 个事情就基本满足要求了:Nginx 提供 ACL 控制、用户账号密码管理、数据库访问权限控制。

  5. 成本:由于系统很简单,基本上几台服务器就能够搞定,对于一所大学来说完全不是问题,可以无需太多关注。

学生管理系统架构图

通过上面的分析,可以看到这个方案的主要复杂性体现在存储可靠性上,需要保证异常的时候,不要丢失所有数据即可(丢失几个或者几十个学生的信息问题不大)。

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