三. 架构级别

我们使用金字塔的架构级别来说明,上层级别包含下层：

• 系统级：即整个系统内各部分的关系以及如何治理：分层

• 应用级：即单个应用的整体架构，及其与系统内单个应用的关系等。

• 模块级：即应用内部的模块架构，如代码的模块化、数据和状态的管理等。

• 代码级：即从代码级别保障架构实施。

战略设计与战术设计

基于架构金字塔，我们有了系统架构的战略设计与战术设计的完美结合：

• 战略设计：业务架构用于指导架构师如何进行系统架构设计。

• 战术设计：应用架构要根据业务架构来设计。

• 战术实施：应用架构确定以后，就是技术选型。

四. 应用架构演进

业务架构是生产力，应用架构是生产关系，技术架构是生产工具。业务架构决定应用架构，应用架构需要适配业务架构，并随着业务架构不断进化，同时应用架构依托技术架构最终落地。

架构演进路程：单体应用→分布式应用服务化→微服务

4.1. 单体应用

企业一开始业务比较简单，只应用某个简单场景，应用服务支持数据增删改查和简单的逻辑即可，单体应用可以满足要求。

典型的三级架构，前端（Web/手机端）+中间业务逻辑层+数据库层。这是一种典型的Java Spring MVC或者Python Django框架的应用。其架构图如下所示：

针对单体应用，非功能性需求的做法：

• 性能需求：使用缓存改善性能

• 并发需求：使用集群改善并发

• 读写分离：数据库地读写分离

• 使用反向代理和cdn加速

• 使用分布式文件和分布式数据库

单体架构的应用比较容易部署、测试， 在项目的初期，单体应用可以很好地运行。然而，随着需求的不断增加， 越来越多的人加入开发团队，代码库也在飞速地膨胀。慢慢地，单体应用变得越来越臃肿，可维护性、灵活性逐渐降低，维护成本越来越高。下面是单体架构应用的一些缺点：

• 复杂性高：以一个百万行级别的单体应用为例，整个项目包含的模块非常多、模块的边界模糊、 依赖关系不清晰、 代码质量参差不齐、 混乱地堆砌在一起。可想而知整个项目非常复杂。每次修改代码都心惊胆战， 甚至添加一个简单的功能， 或者修改一个Bug都会带来隐含的缺陷。

• 技术债务：随着时间推移、需求变更和人员更迭，会逐渐形成应用程序的技术债务， 并且越积 越多。“ 不坏不修”， 这在软件开发中非常常见， 在单体应用中这种思想更甚。已使用的系统设计或代码难以被修改，因为应用程序中的其他模块可能会以意料之外的方式使用它。

• 部署频率低：随着代码的增多，构建和部署的时间也会增加。而在单体应用中， 每次功能的变更或缺陷的修复都会导致需要重新部署整个应用。全量部署的方式耗时长、 影响范围大、 风险高， 这使得单体应用项目上线部署的频率较低。而部署频率低又导致两次发布之间会有大量的功能变更和缺陷修复，出错率比较高。

• 可靠性差：某个应用Bug，例如死循环、内存溢出等， 可能会导致整个应用的崩溃。

• 扩展能力受限：单体应用只能作为一个整体进行扩展，无法根据业务模块的需要进行伸缩。例如，应用中有的模块是计算密集型的，它需要强劲的CPU；有的模块则是IO密集型的，需要更大的内存。由于这些模块部署在一起，不得不在硬件的选择上做出妥协。

• 阻碍技术创新：单体应用往往使用统一的技术平台或方案解决所有的问题， 团队中的每个成员 都必须使用相同的开发语言和框架，要想引入新框架或新技术平台会非常困难。

4.2. 分布式

随着业务深入，业务要求的产品功能越来越多，每个业务模块逻辑也都变得更加复杂，业务的深度和广度都增加，使得单体应用变得越来越臃肿，可维护性、灵活性逐渐降低，增加新功能开发周期越来越长，维护成本越来越高。

这时需要对系统按照业务功能模块拆分，将各个模块服务化，变成一个分布式系统。业务模块分别部署在不同的服务器上，各个业务模块之间通过接口进行数据交互。

该架构相对于单体架构来说，这种架构提供了负载均衡的能力，大大提高了系统负载能力，解决了网站高并发的需求。另外还有以下特点：

• 降低了耦合度：把模块拆分，使用接口通信,降低模块之间的耦合度。

• 责任清晰：把项目拆分成若干个子项目，不同的团队负责不同的子项目。

• 扩展方便：增加功能时只需要再增加一个子项目，调用其他系统的接口就可以。

• 部署方便：可以灵活的进行分布式部署。

• 提高代码的复用性：比如Service层，如果不采用分布式rest服务方式架构就会在手机Wap商城，微信商城，PC，Android，iOS每个端都要写一个Service层逻辑，开发量大，难以维护一起升级，这时候就可以采用分布式rest服务方式，公用一个service层。

• 缺点：系统之间的交互要使用远程通信，接口开发增大工作量，但是利大于弊。

4.3. 微服务

紧接着业务模式越来越复杂，订单、商品、库存、价格等各个模块都很深入，比如价格区分会员等级，访问渠道（app还是PC），销售方式（团购还是普通）等，还有大量的价格促销，这些规则很复杂，容易相互冲突，需要把分散到各个业务的价格逻辑进行统一管理，以基础价格服务的方式透明地提供给上层应用，变成一个微内核的服务化架构，即微服务。

微服务的特点：

• 易于开发和维护：一个微服务只会关注一个特定的业务功能，所以它业务清晰、代码量较少。开发和维护单个微服务相对简单。而整个应用是由若干个微服务构建而成的，所以整个应用也会被维持在一个可控状态。

• 单个微服务启动较快：单个微服务代码量较少， 所以启动会比较快。

• 局部修改容易部署：单体应用只要有修改，就得重新部署整个应用，微服务解决了这样的问题。一般来说，对某个微服务进行修改，只需要重新部署这个服务即可。

• 技术栈不受限：在微服务架构中，可以结合项目业务及团队的特点，合理地选择技术栈。例如某些服务可使用关系型数据库MySQL；某些微服务有图形计算的需求，可以使用Neo4j；甚至可根据需要，部分微服务使用Java开发，部分微服务使用Node.js开发。

微服务虽然有很多吸引人的地方，但它并不是免费的午餐，使用它是有代价的。使用微服务架构面临的挑战。

• 运维要求较高：更多的服务意味着更多的运维投入。在单体架构中，只需要保证一个应用的正常运行。而在微服务中，需要保证几十甚至几百个服务服务的正常运行与协作，这给运维带来了很大的挑战。

• 分布式固有的复杂性：使用微服务构建的是分布式系统。对于一个分布式系统，系统容错、网络延迟、分布式事务等都会带来巨大的挑战。

• 接口调整成本高：微服务之间通过接口进行通信。如果修改某一个微服务的API，可能所有使用了该接口的微服务都需要做调整。

• 重复劳动：很多服务可能都会使用到相同的功能，而这个功能并没有达到分解为一个微服务的程度，这个时候，可能各个服务都会开发这一功能，从而导致代码重复。尽管可以使用共享库来解决这个问题（例如可以将这个功能封装成公共组件，需要该功能的微服务引用该组件），但共享库在多语言环境下就不一定行得通了。

五. 衡量架构的合理性

架构为业务服务，没有最优的架构，只有最合适的架构，架构始终以高效，稳定，安全为目标来衡量其合理性。

合理的架构设计：

5.1. 业务需求角度

• 能解决当下业务需求和问题

• 高效完成业务需求: 能以优雅且可复用的方式解决当下所有业务问题

• 前瞻性设计: 能在未来一段时间都能以第2种方式满足业务，从而不会每次当业务进行演变时，导致架构翻天覆地的变化。

5.2. 非业务需求角度

①. 稳定性。指标：

• 高可用：要尽可能的提高软件的可用性，我想每个操作人都不愿意看到自己的工作无法正常进行。黑盒白盒测试、单元测试、自动化测试、故障注入测试、提高测试覆盖率等方式来一步一步推进。

②. 高效指标：

• 文档化：不管是整体还是部分的整个生命周期内都必须做好文档化，变动的来源包括但不限于BUG，需求。

• 可扩展：软件的设计秉承着低耦合的理念去做，注意在合理的地方抽象。方便功能更改、新增和运用技术的迭代，并且支持在适时对架构做出重构。

• 高复用：为了避免重复劳动，为了降低成本，我们希望能够重用之前的代码、之前的设计。这点对于架构环境的依赖是最大的。

③. 安全指标

• 安全：组织的运作过程中产生的数据都是具有商业价值的，保证数据的安全也是刻不容缓的一部分。以免出现XX门之类丑闻。加密、https等为普遍手段
  
  出处：https://blog.csdn.net/hguisu/article/details/78258430