架构一个系统在其所处环境中所具备的各种基本概念和属性,具体体现为其所包含的各个元素、他们之间的关系以及架构的设计和演进原则之中。
架构的本质就是对系统进行有序化地重构以致符合当前业务的发展,并可以快速扩展。
架构师在宣讲时往往会先说自己任职和设计过的大型公司的架构,这是因为当系统的规模达到一定程度后,复杂度会发生质的变化,即所谓量变引起质变。
这个量,体现在访问量、功能数量及数据量上。
访问量映射到对高性能的要求。功能数量需要视具体业务会带来不同的复杂度。而数据量带来的收集、加工、存储、分析方面的挑战,现有的方案基本都是基于 Google 的三篇大数据论文的理论:
Google File System 是大数据文件存储的技术理论。
Google Bigtable 是列式数据存储的技术理论。
Google MapReduce 是大数据运算的技术理论。
复杂度来源很多,想要一一应对,似乎会得到一个复杂无比的架构,但对于架构设计来说,其实刚开始设计时越简单越好,只要能解决问题,就可以从简单开始再慢慢去演化,对应的是下面三条原则:
合适原则:不需要一开始就挑选业界领先的架构,它也许优秀,但可能不那么适合自己,比如有很多目前用不到的能力或者大大超出诉求从而增加很多成本。其实更需要考虑的是合理地将资源整合在一起发挥出最大功效,并能够快速落地。
简单原则:有时候为了显示出自身的能力,往往会在一开始就将系统设计得非常复杂,复杂可能代表着先进,但更可能代表着“问题”,组件越多,就越可能出故障,越可能影响关联着的组件,定位问题也更加困难。其实只要能够解决诉求即可。
演化原则:不要妄想一步到位,没有人可以准确预测未来所有发展,软件不像建筑,变化才是主题。架构的设计应该先满足业务需求,适当的预留扩展性,然后在未来的业务发展中再不断地迭代,保留有限的设计,修复缺陷,改正错误,去除无用部分。这也是重构、重写的价值所在。
即使是 QQ、淘宝这种如今已经非常复杂的系统,刚开始时也只是一个简单的系统,甚至淘宝都是直接买来的系统,随着业务发展也只是先加服务器、引入一些组件解决性能问题,直到达到瓶颈才去重构重写,重新在新的复杂度要求下设计新的架构。
明确了设计原则后,当面对一个具体的业务,我们可以按照如下步骤进行架构设计:
识别复杂度:无论是新设计一个系统还是接手一个混乱的系统,第一步都是先将主要的复杂度问题列出来,然后根据业务、技术、团队等综合情况进行排序,优先解决当前面临的最主要的复杂度问题。复杂度的主要来源上文已经说过,可以按照经验或者排查法进行分析。
方案对比:先看看业界是否有类似的业务,了解他们是怎么解决问题的,然后提出3~5个备选方案,不要只考虑做一个最优秀的方案,一个人的认知范围常常是有限的,逼自己多思考几个方案可以有效规避因为思维狭隘导致的局限性,当然也不要过多,不用给出非常详细的方案,太消耗精力。备选方案的差异要比较明显,才有扩宽思路和对比的价值。
设计详细方案:当多个方案对比得出最终选择后,就可以对目标方案进行详细的设计,关键细节需要比较深入,如果方案本身很复杂,也可以采取分步骤、分阶段、分系统的实现方式来降低实现复杂度。当方案非常庞大的时候,可以汇集一个团队的智慧和经验来共同设计,防止因架构师的思维盲区导致问题。