软件行业里常说的“架构”,究竟是什么东西
一直以来,在软件行业,对于什么是架构,都有很多的争论,每个人都有自己的理解。甚至于很多架构师一说架构,就开始谈论什么应用架构、硬件架构、数据架构等等。我曾经也到处寻找过架构的定义,请教过很多人,结果发现,没有大家都认可的定义。套用一句关于 big data 流行的笑话,放在架构上也适用:is like teenage sex,everybody talks about it,nobody really knows what is it。事实上,架构在软件发明时的 N 多年以前,就已经存在了,这个词最早是跟随着建筑出现的。所以,我觉得有必要从源头开始,把架构这个概念先讨论清楚,只有这样,软件行业架构的讨论才有意义。什么是架构?架构的英文是 ,在 Wikipedia 上,架构是这样定义的:(Latin , from the Greek ?ρχιτ?κτων arkhitekton” architect”, from ?ρχι- “chief” and τ?κτων “builder”) is both the process and the proct of planning, designing, andbuildings and other physical structures。从这个定义上看,架构好像是一个过程,也不是很清晰。为了讲清楚这个问题,我们先来看看为什么会产生架构。为什么会产生架构?想象一下,在最早期,每个人都完全独立生活,衣、食、住、行等等全部都自己搞定,整个人类都是独立的个体,不相往来。为了解决人类的延续的问题,自然而然就有男女群居出现,这个时候就出现了分工了,男性和女性所做的事情就会有一定的分工,可是人每天生活的基本需求没有发生变化,还是衣食住行等生活必须品。但是一旦多人分工配合作为生存的整体,力量就显得强大多了,所以也自然的形成了族群:有些人种田厉害,有些人制作工具厉害,有些地方适合产出粮食,有些地方适合产出棉花等,就自然形成了人的分群,地域的分群。当分工发生后,实际上每个人的生产力都得到了提高,因为做的都是每个人擅长的事情。整个人群的生产力和抵抗环境的能力都得到了增强。为什么呢?因为每个人的能力和时间都是有限的,并且因为人的结构的限制,人同时只能专心做好一件事情,这样不得已就导致了分工的产生。既然分工发生了,原来由一个人干生存所必需的所有的事情,就变成了很多不同分工的角色合作完成这些事情,这些人必须要通过某些机制合在一起,让每个人完成生存所必需的事情,这实际上也导致了交易的发生(交易这部分就不在这里展开了,有机会再讨论)。在每个人都必须自己完成所有生活必须品的生产的时候,是没有架构的(当然在个人来讲,同一时刻只能做有限的事情,在时间上还是可能会产生架构的)。一旦产生的分工,就把所有的事情,切分成由不同角色的人来完成,最后再通过交易,使得每个个体都拥有生活必须品,而不需要每个个体做所有的事情,只需要每个个体做好自己擅长的事情,并具备一定的交易能力即可。这实际上就形成了社会的架构。那么怎么定义架构呢?以上面这个例子为例,把一个整体(完成人类生存的所有工作)切分成不同的部分(分工),由不同角色来完成这些分工,并通过建立不同部分相互沟通的机制,使得这些部分能够有机的结合为一个整体,并完成这个整体所需要的所有活动,这就是架构。由以上的例子,也可以归纳出架构产生的动力:必须由人执行的工作(不需要人介入,就意味着不需要改造,也就不需要架构了)每个人的能力有限(每个人都有自己的强项,个人的产出受限于最短板,并且由于人的结构限制,同时只能专注于做好一件事情,比如虽然有两只眼睛,但是只能同时专注于一件事物,有两只手,无法同时做不同的事情。ps. 虽然有少部分人可以左手画圆右手画框,但是不是普遍现象)每个人的时间有限(为了减少时间的投入,必然会导致把工作分解出去,给擅长于这些工作的角色来完成,见 2,从而缩短时间)人对目标系统有更高的要求(如果满足于现状,也就不需要进行架构了)目标系统的复杂性使得单个人完成这个系统,满足条件 2,3(如果个人就可以完成系统的提高,也不需要别的人参与,也就不需要架构的涉及,只是工匠,并且一般这个工作对时间的要求也不迫切。当足够熟练之后,也会有一定的架构思考,但考虑更多的是如何提高质量,提高个人的时间效率)有人可能会挑战说,如果一个人对目标系统进行分解,比如某人建一栋房子,自己采购材料,自己搭建,难道也不算架构嘛?如果对于时间不敏感的话,是会出现这个情况的,但是在这种情况下,并不必然导致架构的发生。如果有足够的自觉,以及足够的熟练的话,也会产生架构的思考,因为这样对于提高生产力是有帮助的,可以缩短建造的时间,并会提高房子的质量。事实上建筑的架构就是在长期进行这些活动后,积累下来的实践。当这 5 个条件同时成立,一定会产生架构。从这个层面上来说,架构是人类发展过程中,由懵懵懂懂的,被动的去认识这个世界,变成主动的去认识,并以更高的效率去改造这个世界的方法。以下我们再拿建筑来举例加强一下理解。最开始人类是住在山洞里,住在树上的,主要是为了躲避其他猛兽的攻击,以及减少自然环境的变化,对人类生存的挑战。为了完成这些目标,人类开始学会在平地上用树木和树叶来建立隔离空间的设施,这就是建筑的开始。但是完全隔离也有很多坏处,慢慢就产生了门窗等设施。建筑的本质就是从自然环境中,划出一块独占的空间,但是仍然能够通过门窗等和自然环境保持沟通。这个时候架构就已经开始了。对地球上的空间进行切分,并通过门窗,地基等,保持和地球以及空间的有机的沟通。当人类开始学会用火之后,茅棚里面自然而然慢慢就会被切分为两部分,一部分用来烧饭,一部分用来生活。当人的排泄慢慢移入到室内后,洗手间也就慢慢的出现了。这就是建筑内部的空间切分。这个时候人们对建筑的需求也就慢慢的越来越多,空间的切分也会变成很多种,组合的方式也会有很多种,比如每个人住的房子,群居所产生的宗教性质的房子,集体活动的房子等等。这个时候人们就开始有意识的去设计房子,架构师就慢慢的出现了。一切都是为了满足人的越来越高的需求,提升质量,减少时间,更有效率的切分空间,并且让空间之间更加有机的进行沟通。这就是建筑的架构以及建筑的架构的演变总结一下,什么是架构,就是:根据要解决的问题,对目标系统的边界进行界定。并对目标系统按某个原则的进行切分。切分的原则,要便于不同的角色,对切分出来的部分,并行或串行开展工作,一般并行才能减少时间。并对这些切分出来的部分,设立沟通机制。根据 3,使得这些部分之间能够进行有机的联系,合并组装成为一个整体,完成目标系统的所有工作。同样这个思考可以展开到其他的行业,比如企业的架构,国家的架构,组织架构,音乐架构,色彩架构,软件架构等等。套用三国演义的一句话,合久必分,分久必合。架构实际上就是指人们根据自己对世界的认识,为解决某个问题,主动地、有目的地去识别问题,并进行分解、合并,解决这个问题的实践活动。架构的产出物,自然就是对问题的分析,以及解决问题的方案:包括拆分的原则以及理由,沟通合并的原则以及理由,以及拆分,拆分出来的各个部分和合并所对应的角色和所需要的核心能力等。
在软件项目开发过程中,都有哪些常见的软件架构?
软件产品的架构,通常都是随着业务的发展而不断演变的;我从事软件开发行业也有十余年了,遇到过的软件(企业级应用,我是从事Java开发)架构主要有这么几种:
单体架构架构
总的概括来说,单体架构就是应用所有的功能,只有一个代码包,开发和部署都在一起,这是一种比较传统的架构风格;当然,单体架构也有着诸多的缺点:
SOA架构
因为单体应用架构的种种缺点,已经不能再满足业务需求的时候,于是就出现了SOA架构。
SOA架构的主要思想是把应用程序的模块化组件,通过接口联系起来(接口可以独立于语言、框架、硬件、操作系统);在SOA架构中,有两个主流实现方式:
微服务架构
微服务的产生,也是由于SOA架构的一些缺点,这里再次印证了这句话,【应用架构的演进的过程通常是被业务逼出来的】。
我将持续分享Java开发、架构设计、程序员职业发展等方面的见解,希望能得到你的关注。
微服务架构是什么
微服务架构,主要是中间层分解,将系统拆分成很多小应用(微服务),微服务可以部署在不同的服务器上,也可以部署在相同的服务器不同的容器上。当应用的故障不会影响到其他应用,单应用的负载也不会影响到其他应用,其代表框架有 Spring cloud、Dubbo 等。
微服务 Microservices 之父,马丁.福勒,对微服务大概的概述如下:就目前而言,对于微服务业界并没有一个统一的、标准的定义(While there is no precise definition of this architectural style ) 。但通常在其而言,微服务架构是一种架构模式或者说是一种架构风格,它提倡将单一应用程序划分成一组小的服务,每个服务运行独立的自己的进程中,服务之间互相协调、互相配合,为用户提供最终价值。服务之间采用轻量级的通信机制互相沟通(通常是基于 HTTP 的 RESTful API ) 。每个服务都围绕着具体业务进行构建,并且能够被独立地部署到生产环境、类生产环境等。另外,应尽量避免统一的、集中式的服务管理机制,对具体的一个服务而言,应根据业务上下文,选择合适的语言、工具对其进行构建,可以有一个非常轻量级的集中式管理来协调这些服务。可以使用不同的语言来编写服务,也可以使用不同的数据存储。
六种常见的微服务架构模式:
1、聚合器微服务设计模式
聚合器调用多个服务实现应用程序所需的功能。它可以是一个简单的Web页面,将检索到的数据进行处理展示。它也可以是一个更高层次的组合微服务,对检索到的数据增加业务逻辑后进一步发布成一个新的微服务,这符合DRY原则。另外,每个服务都有自己的缓存和数据库。如果聚合器是一个组合服务,那么它也有自己的缓存和数据库。聚合器可以沿X轴和Z轴独立扩展。
2、代理微服务设计模式
这是聚合模式的一个变种,在这种情况下,客户端并不聚合数据,但会根据业务需求的差别调用不同的微服务。代理可以仅仅委派请求,也可以进行数据转换工作。
3、链式微服务设计模式
这种模式在接收到请求后会产生一个经过合并的响应,在这种情况下,服务A接收到请求后会与服务B进行通信,类似地,服务B会同服务C进行通信。所有服务都使用同步消息传递。在整个链式调用完成之前,客户端会一直阻塞。因此,服务调用链不宜过长,以免客户端长时间等待。
4、分支微服务设计模式
这种模式是聚合器模式的扩展,允许同时调用两个微服务链。
5、数据共享微服务设计模式
自治是微服务的设计原则之一,就是说微服务是全栈式服务。但在重构现有的“单体应用(monolithic application)”时,SQL数据库反规范化可能会导致数据重复和不一致。因此,在单体应用到微服务架构的过渡阶段,可以使用这种设计模式,在这种情况下,部分微服务可能会共享缓存和数据库存储。不过,这只有在两个服务之间存在强耦合关系时才可以。对于基于微服务的新建应用程序而言,这是一种反模式。
6、异步消息传递微服务设计模式
虽然REST设计模式非常流行,但它是同步的,会造成阻塞。因此部分基于微服务的架构可能会选择使用消息队列代替REST请求/响应。
什么是微服务架构
面向服务的架构(SOA)是一个组件模型,它将应用程序的不同功能单元(称为服务)通过这些服务之间定义良好的接口和契约联系起来。构建在各种各样的系统中的服务可以以一种统一和通用的方式进行交互。SOA是一种粗粒度、松耦合服务架构,基于soa服务思想进行功能的抽取(重复代码问题解决),以服务为中心各个系统之间依靠ESB进行调用。随着业务复杂性与规模的不断增长,以及业务的多变性因素,使得敏捷软件开发变得尤其重要,在尽可能满足客户需求的同时,维持良好的软件质量与系统可用性。将整体应用拆分开来,从而确保以业务为中心的服务设计理念更加符合敏捷交付与DevOps文化的实际要求。而这,正是微服务架构的真正来源。一句话总结SOA和微服务的区别,即微服务不再强调传统SOA架构里面比较重的ESB企业服务总线,同时SOA的思想进入到单个业务系统内部实现真正的组件化。如今微服务越来越重要,