邏輯架構和物理架構

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在實際工作中,我們經常聽到“架構”和“架構師”這樣的名詞,並不新鮮,但是總讓很多剛入門的人感覺很神祕,甚至是高深莫測。很少有人對“架構”有全面的瞭解和認識能並說清楚架構是什麼,更談不上掌握了。事實上,也只有極少數人能成爲或者被冠以“架構師”這樣的title。爲此,筆者總結了對架構的一些理解,希望能夠補充很多初入門的人在這方面認識上的不足,糾正一些誤解。高手和老鳥就直接跳過吧。

 架構的分類

  對於“架構”來講,理論上劃分了5種架構視圖,分別是:邏輯架構、開發架構、運行架構、物理架構、數據架構。根據名字,大家都可能大概能猜到其側重點和含義。這裏先用通俗的文字簡單介紹下,便於大家理解,大家可以不必糾結概念和這些理論。

  邏輯架構:邏輯架構關注的是功能,包含用戶直接可見的功能,還有系統中隱含的功能。或者更加通俗來描述,邏輯架構更偏向我們日常所理解的“分層”,把一個項目分爲“表示層、業務邏輯層、數據訪問層”這樣經典的“三層架構”。

  開發架構:開發架構則更關注程序包,不僅僅是我們自己寫的程序,還包括應用程序依賴的SDK、第三方類庫、中間價等。尤其是像目前主流的Java、.NET等依靠虛擬機的語言和平臺,以及主流的基於數據庫的應用,都會比較關注。和邏輯架構有緊密的關聯。

  運行架構:顧名思義,更關注的是應用程序運行中可能出現的一些問題。例如併發帶來的問題,比較常見的“線程同步”問題、死鎖問題、對象創建和銷燬(生命週期管理)問題等等。開發架構,更關注的是飛機起飛之前的一些準備工作,在靜止狀態下就能規劃好做好的,而運行架構,更多考慮的是飛機起飛之後可能發生的一些問題。

  物理架構:物理架構,更關注的系統、網絡、服務器等基礎設施。例如:如何通過服務器部署和配置網絡環境,來實現應用程序的“可伸縮性、高可用性”。或者舉一個實際的例子,如何通過設計基礎設施的架構,來保障網站能支持同時10W人在線、7*24小時提供服務,當超過10W人或者低於10W人在線時,可以很方便的調整部署架構來支撐。

  數據架構:數據架構,更關注的是數據持久化和存儲層面的問題,也可能會包括數據的分佈、複製、同步等問題。更貼切來講,如何選擇需要的關係型數據庫、流行的NOSQL,如何保障數據存儲層面的性能、高可用性、災備等等。很多時候,和物理架構是有緊密聯繫的,但它更關注數據存儲層面的,物理架構更關注整個基礎設施部署層面。

  上面講了那麼多,相信國內很少有公司是嚴格按照這五種視圖去分工和設計的。其實在筆者眼中,架構大致分爲兩種:軟件架構、系統架構。前三種視圖,可以歸納爲軟件架構,而後兩種架構,則歸爲系統架構。這也比較符合國內大部分中小型互聯網公司的現狀。

  根據應用特性的不同,關注側重點可能不同。例如,某些門戶類的互聯網應用,讀多寫少而且業務相對比較簡單,則更加關注“高性能、可伸縮性、可用性”等方面。對於更加複雜的應用,例如電商類大規模交易型的應用,對每個層面和每個環節都會比較關注。對於業務型的系統,例如一些生產型企業使用的ERP,或者僅供企業內部使用的一些MIS、OA應用,通常更關注功能和複雜的業務和實現和擴展,而對性能等方面又可能不要太高,這類應用則更關注純軟件架構層面。這裏,不展開做具體討論。所以很多時候,架構師也需要是一個團隊,而不是一個人“全棧”。

 架構設計到底是什麼

  在長期的技術招聘面試中,我發現在很多人眼中,架構就是分層,架構設計就是“三層架構”(或者四層、五層...反正分層越多就說明項目越複雜而且架構就越牛),或許是受到諸如PetShop之類的示例項目的影響,這裏暫時不去追究原因了。

  之前已經糾正過很多人的誤解-架構不只是軟件架構。說一下通俗點的理解:

  軟件架構就是實用而且優雅的設計,它不在於分多少層,或者應用了多少種設計模式/架構模式等。它應該是以滿足實現用戶需求爲前提,以開發人員普遍可接受爲根本的,而且要符合系統特性和業務發展需要的,從軟件設計的角度,能夠達到層次清晰、可維護、可重用、可擴展...就非常優秀了,無需刻意去糾結分了多少層,是否使用了什麼模式,有多麼抽象等。以面向對象設計爲例,基本目標是“高內聚、低耦合”,爲此我們可能會遵循一些常見的設計原則(例如經典的SOLID設計原則)。最後糾正一點,通常我們所說的模式,其實又分爲很多種,並不是僅僅指的是“設計模式”(設計模式也有千千萬,並不是只有常見的GOF 23種設計模式)。通常包括:企業架構模式、設計模式、SOA模式、企業集成模式等等。

  強調一下,架構要講求“實用”,而且開發人員普遍可接受,要符合現狀的。否則,再“優雅”的設計,都會淪爲高成本的“花架子”,生搬硬套和過度設計只會讓項目“流產”。

 關於Tier和Layer

  筆者曾多次在一些技術社區和論壇看到一些關於TierLayer的爭論,衆說紛紜。其實最容易被廣泛認可和接受的理解就是:Tier通常指的是物理上的分層,由執行同樣功能的一臺(或者一組)服務器定義。而Layer通常指的是邏輯上的分層,對於代碼的組織,例如:我們通常提到的“業務邏輯層,表現層,數據訪問層”等等。

  Tier指代碼運行的位置,多個Layer可以運行在同一個Tier上的,不同的Layer也可以運行在不同的Tier上,當然,前提是應用程序本身支持這種架構。以J2EE和.NET平臺爲例,大多數時候,不同的Layer之間都是直接通過DLL或者JAR包引用來完成調用的(例如:業務邏輯層需要引用數據訪問層),這樣部署的時候,也只能將多個Layer同時部署在一臺服務器上。相反,不同的Layer之間如果是通過RPC的方式來實現通信調用的,部署的時候,便可以將不同的Layer部署在不同的服務器上面,這也是很常見的解耦設計。

  如下圖所示:

  順便再糾正一點,很多人問“到底什麼是web服務器,什麼是應用服務器”。這個恐怕沒有標準答案的。有些人可能覺得,處理靜態資源的就是web服務器,處理動態請求的就是應用服務器,這其實是不準確的。以互聯網領域典型的SOA架構爲例,上層Web應用所在的服務器,可以叫web服務器,web應用僅僅負責處理輸入/輸出,而提供服務宿主的服務器可以稱爲應用服務器(也包含對業務邏輯和數據訪問的處理)。當然,服務的宿主方式可以有很多中,可以是系統服務,是可執行程序,是web應用,是Socket網絡服務...

 邏輯分層和物理分層的好處

  邏輯分層的好處:

  1. 代碼組織更清晰
  2. 更易於維護
  3. 更好的代碼重用性
  4. 更好的團隊開發體驗性
  5. 更高的代碼清晰度

  物理分層的好處:

  1. 性能
  2. 可伸縮性
  3. 容錯性
  4. 安全性

 架構師的分類

  架構師往往是很多開發人員嚮往的職業,也不是像很多人想象中的那樣(畫一下PPT或者UML草圖,然後交給程序員們去實現,然後自己就自由玩耍了)。國內很多公司,是沒有架構師這種崗位定義的,通常是由技術優秀和經驗比較豐富的開發人員擔任,身兼多職的情況也並不少見(我見過很多小公司的骨幹人員是身兼技術主管、系統分析師、項目經理、架構師、核心開發人員...)。值得糾正的就是,架構師和系統分析師不同,系統分析師更側重在項目早期的需求分析。而架構師,一般貫穿整個軟件開發週期,與項目經理也是相輔相成的。微軟對於架構師,又分爲:軟件架構師、系統架構師、解決方案架構師、企業架構師等。而其它一些廠商,可能又會劃分:技術架構師、業務架構師、網絡架構師、安全架構師、SOA架構師......

  大家不必對這些概念太糾結。按照筆者的理解,國內大互聯網公司裏,架構師一般只會分2-3個方向:軟件架構師和系統架構師(有些企業叫運維架構師),有些企業對於比較資深DBA而且懂整個系統架構的,還會分出所謂的“數據架構師”。至於具體Title,大可不必糾結,只需瞭解自己的興趣,知曉了大致發展和定位,然後朝該方向努力即可。對於程序員而言,最基本的還是先寫出高質量的代碼,在實戰中逐步提升自己設計思維。

  限於筆者水平和理解有限,文中全部文字和描述等全憑筆者記憶和理解寫出,難免出現錯誤,請熱心的讀者及時批評和指正。

  由於時間有限,部分圖片筆者畫的比較粗糙,也請讀者諒解。

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