架構(gòu)基礎(chǔ)：

1. 介紹架構(gòu)設(shè)計(jì)的本質(zhì)哆料、歷史背景和目的趣效，然后從復(fù)雜度來(lái)源以及架構(gòu)設(shè)計(jì)的原則和流程來(lái)詳細(xì)介紹架構(gòu)基礎(chǔ)嗜湃。

2. 架構(gòu)定義：三大易混淆核心概念

   • 系統(tǒng)與子系統(tǒng)：

     系統(tǒng)泛指由一群有關(guān)聯(lián)的個(gè)體組成邑雅，根據(jù)某種規(guī)則運(yùn)作硬梁，能完成個(gè)別元件不能單獨(dú)完成的工作的群體。

     它的意思是“總體”“整體”或“聯(lián)盟”临梗。

   • 模塊與組件：

     • 模塊：業(yè)務(wù)邏輯角度拆分

     • 組件：物理部署角度拆分

   • 框架與架構(gòu)：

     • 框架(Framework)：軟件框架（Software framework）通常指的是為了實(shí)現(xiàn)某個(gè)業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)或完成特定基本任務(wù)的軟件組件規(guī)范涡扼，也指為了實(shí)現(xiàn)某個(gè)軟件組件規(guī)范時(shí)，提供規(guī)范所要求之基礎(chǔ)功能的軟件產(chǎn)品盟庞。例如mvc, mvvm,

     • 架構(gòu)(Architecture)：軟件架構(gòu)指軟件系統(tǒng)的“基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)”吃沪，創(chuàng)造這些基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的準(zhǔn)則，以及對(duì)這些結(jié)構(gòu)的描述什猖。

       4+1視圖：場(chǎng)景視圖（用例圖票彪，需求）、邏輯視圖（類圖）不狮、物理視圖（物理架構(gòu)圖）降铸、處理流程視圖（流程圖，時(shí)序圖）和開發(fā)視圖（e.g. MVC, MVVM, MVP） https://zhuanlan.zhihu.com/p/352590602

       4R定義架構(gòu)：軟件架構(gòu)指軟件系統(tǒng)的頂層（Rank）結(jié)構(gòu)摇零，它定義了系統(tǒng)由哪些角色（Role）組成推掸，角色之間的關(guān)系（Relation）和運(yùn)作規(guī)則（Rule）

       Rank、Role 和 Relation 是通過(guò)系統(tǒng)架構(gòu)圖來(lái)展示的驻仅。

       Rule 是通過(guò)系統(tǒng)序列圖（System Sequence Diagram）來(lái)展示的谅畅。

3. 架構(gòu)設(shè)計(jì)的歷史背景

   機(jī)器語(yǔ)言 -> 匯編語(yǔ)言 -> 高級(jí)語(yǔ)言 -> 第一次軟件危機(jī)與結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì) -> 第二次軟件危機(jī)與面向?qū)ο?/p>

4. 架構(gòu)設(shè)計(jì)目的

   • 遵循這條準(zhǔn)則能夠讓“新手”架構(gòu)師心中有數(shù)，而不是一頭霧水噪服。

     架構(gòu)也是為了應(yīng)對(duì)軟件系統(tǒng)復(fù)雜度而提出的一個(gè)解決方案毡泻，通過(guò)回顧架構(gòu)產(chǎn)生的歷史背景和原因，我們可以基本推導(dǎo)出答案：架構(gòu)設(shè)計(jì)的主要目的是為了解決軟件系統(tǒng)復(fù)雜度帶來(lái)的問(wèn)題粘优。

   • 從哪里開始下手進(jìn)行架構(gòu)設(shè)計(jì)呢仇味？

     通過(guò)熟悉和理解需求呻顽，識(shí)別系統(tǒng)復(fù)雜性所在的地方，然后針對(duì)這些復(fù)雜點(diǎn)進(jìn)行架構(gòu)設(shè)計(jì)邪铲。

   • 識(shí)別核心特點(diǎn)不需要面面俱到

     而是要識(shí)別出復(fù)雜點(diǎn)然后有針對(duì)性地解決問(wèn)題芬位。

   • A & B該選哪一個(gè)？

     理解每個(gè)架構(gòu)方案背后所需要解決的復(fù)雜點(diǎn)带到，然后才能對(duì)比自己的業(yè)務(wù)復(fù)雜點(diǎn)昧碉，參考復(fù)雜點(diǎn)相似的方案。

   • 實(shí)例：學(xué)生管理系統(tǒng)揽惹，復(fù)雜性分析

     從性能被饿， 可擴(kuò)展性， 高可用搪搏，安全性狭握，成本幾方面分析

5. 復(fù)雜度來(lái)源----高性能

   多臺(tái)計(jì)算機(jī)集群為了高性能帶來(lái)的復(fù)雜度， 而計(jì)算機(jī)內(nèi)部復(fù)雜度最關(guān)鍵的地方就是操作系統(tǒng)疯溺。

   實(shí)現(xiàn)高性能方式:

   • 任務(wù)分配论颅，增加機(jī)器，實(shí)際性能為理論性能8折囱嫩，首先增加硬件數(shù)量恃疯，未達(dá)到預(yù)期的性能提升。

     常用任務(wù)分配器有DNS 輪詢墨闲、智能 DNS今妄、CDN（Content Delivery Network，內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡(luò)）鸳碧，GSLB 設(shè)備（全局負(fù)載均衡)

   • 任務(wù)分解盾鳞， 提升性能的幾大因素:

     • 簡(jiǎn)單的系統(tǒng)更加容易做到高性能。

     • 可以針對(duì)單個(gè)任務(wù)進(jìn)行擴(kuò)展瞻离。

     • 要把握粒度腾仅，適當(dāng)拆分，否則增加系統(tǒng)調(diào)用復(fù)雜度

6. 復(fù)雜度來(lái)源----高可用

   本質(zhì)通過(guò)“冗余”實(shí)現(xiàn)套利， 數(shù)據(jù) + 邏輯 = 業(yè)務(wù)

   • 計(jì)算高可用攒砖，任務(wù)分配器有主備，主主日裙。

   • 存儲(chǔ)高可用，難點(diǎn)不在于如何備份數(shù)據(jù)惰蜜，而在于如何減少或者規(guī)避數(shù)據(jù)不一致對(duì)業(yè)務(wù)造成的影響昂拂。

   • 高可用狀態(tài)決策

     常見決策方式：獨(dú)裁式， 協(xié)商式主備決策（通訊中斷抛猖，主備無(wú)法知道對(duì)方狀態(tài)格侯，可增加2,3連接）鼻听，民主式（有腦裂問(wèn)題）

   • 復(fù)雜度來(lái)源----可擴(kuò)展性

     可擴(kuò)展性的系統(tǒng)，有兩個(gè)基本條件：正確預(yù)測(cè)變化和完美應(yīng)對(duì)變化联四。

     • 預(yù)測(cè)變化：

       復(fù)雜性：不能每個(gè)都可擴(kuò)展撑碴，不能不擴(kuò)展，預(yù)測(cè)有錯(cuò)誤

       心法：只預(yù)測(cè) 2 年內(nèi)的可能變化朝墩，不要試圖預(yù)測(cè) 5 年甚至 10 年后的變化醉拓。

     • 應(yīng)對(duì)變化：

       方案一：提煉出“變化層”和“穩(wěn)定層”，核心思想是通過(guò)變化層來(lái)隔離變化收苏。

       方案二：提煉出“抽象層”和“實(shí)現(xiàn)層”亿卤，核心思想是通過(guò)實(shí)現(xiàn)層來(lái)封裝變化。典型的實(shí)踐就是設(shè)計(jì)模式和規(guī)則引擎

       方法論：Rule of three鹿霸，Three Strikes And You Refactor排吴，事不過(guò)三，過(guò)三重構(gòu)懦鼠，1 寫 2 抄 3 重構(gòu)钻哩。即相同的業(yè)務(wù)需求出現(xiàn)三次及以上則考慮重構(gòu)。

7. 復(fù)雜度來(lái)源----低成本肛冶、安全街氢、規(guī)模

   • 低成本：架構(gòu)設(shè)計(jì)的附加約束。復(fù)雜度體現(xiàn)在淑趾，往往只有“創(chuàng)新”才能達(dá)到低成本目標(biāo)阳仔。

   • 安全：分兩類，功能上的安全 和 架構(gòu)上的安全扣泊。

     • 功能安全：XSS 攻擊近范、CSRF 攻擊、SQL 注入延蟹、Windows 漏洞评矩、密碼破解等

     • 架構(gòu)安全：防火墻

   • 規(guī)模：主要原因就是“量變引起質(zhì)變”

     • 功能增加：復(fù)雜度計(jì)算公式：系統(tǒng)的復(fù)雜度 = 功能數(shù)量 + 功能之間的連接數(shù)量<V (G)=e-n+2>
     • 數(shù)據(jù)增加：mysql 推薦5000W行

8. 架構(gòu)設(shè)計(jì)三原則：合適原則、簡(jiǎn)單原則阱飘、演化原則

   • 合適原則：合適優(yōu)于業(yè)界領(lǐng)先斥杜。

     • 失敗1：沒(méi)那么多人，卻想干那么多活沥匈，是失敗的第一個(gè)主要原因蔗喂。

     • 失敗2：沒(méi)有那么多積累，卻想一步登天高帖，是失敗的第二個(gè)主要原因缰儿。

     • 失敗3：沒(méi)有那么卓越的業(yè)務(wù)場(chǎng)景，卻幻想靈光一閃成為天才散址，是失敗的第三個(gè)主要原因乖阵。

       總結(jié)：真正優(yōu)秀的架構(gòu)都是在企業(yè)當(dāng)前人力宣赔、條件、業(yè)務(wù)等各種約束下設(shè)計(jì)出來(lái)的瞪浸，能夠合理地將資源整合在一起并發(fā)揮出最大功效儒将，并且能夠快速落地

   • 簡(jiǎn)單原則：簡(jiǎn)單優(yōu)于復(fù)雜《云眩《UNIX編程》KISS原則（Keep It Simple, Stupid!）

     軟件領(lǐng)域復(fù)雜性：結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性钩蚊、邏輯的復(fù)雜性，需求的變更是復(fù)雜性的根本原因

   • 演化原則：

     根據(jù)業(yè)務(wù)發(fā)展不斷變化這個(gè)本質(zhì)特點(diǎn)齐蔽，軟件架構(gòu)設(shè)計(jì)其實(shí)更加類似于大自然“設(shè)計(jì)”一個(gè)生物两疚，通過(guò)演化讓生物適應(yīng)環(huán)境，逐步變得更加強(qiáng)大含滴。

     軟件架構(gòu)設(shè)計(jì)同樣是類似的過(guò)程：

     • 首先诱渤，設(shè)計(jì)出來(lái)的架構(gòu)要滿足當(dāng)時(shí)的業(yè)務(wù)需要。
     • 其次谈况，架構(gòu)要不斷地在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中迭代勺美，保留優(yōu)秀的設(shè)計(jì)，修復(fù)有缺陷的設(shè)計(jì)碑韵，改正錯(cuò)誤的設(shè)計(jì)赡茸，去掉無(wú)用的設(shè)計(jì)，使得架構(gòu)逐漸完善祝闻。
     • 第三占卧，當(dāng)業(yè)務(wù)發(fā)生變化時(shí)，架構(gòu)要擴(kuò)展联喘、重構(gòu)华蜒，甚至重寫；代碼也許會(huì)重寫豁遭，但有價(jià)值的經(jīng)驗(yàn)叭喜、教訓(xùn)、邏輯蓖谢、設(shè)計(jì)等（類似生物體內(nèi)的基因）卻可以在新架構(gòu)中延續(xù)捂蕴。

9. 架構(gòu)設(shè)計(jì)原則案例：

10. 架構(gòu)設(shè)計(jì)流程：第一步，識(shí)別復(fù)雜度

    • 場(chǎng)景：實(shí)際上大部分場(chǎng)景下闪幽，復(fù)雜度只是其中的某一個(gè)啥辨，少數(shù)情況下包含其中兩個(gè)，如果真的出現(xiàn)同時(shí)需要解決三個(gè)或者三個(gè)以上的復(fù)雜度盯腌，要么說(shuō)明這個(gè)系統(tǒng)之前設(shè)計(jì)的有問(wèn)題溉知，要么可能就是架構(gòu)師的判斷出現(xiàn)了失誤，即使真的認(rèn)為要同時(shí)滿足這三方面的要求，也必須要進(jìn)行優(yōu)先級(jí)排序着倾。

    • 正確的做法是將主要的復(fù)雜度問(wèn)題列出來(lái)，然后根據(jù)業(yè)務(wù)燕少、技術(shù)卡者、團(tuán)隊(duì)等綜合情況進(jìn)行排序，優(yōu)先解決當(dāng)前面臨的最主要的復(fù)雜度問(wèn)題

    • TPS客们、QPS崇决，指標(biāo)峰值2~8倍

11. 架構(gòu)設(shè)計(jì)流程：第二步，設(shè)計(jì)備選方案

    成熟的架構(gòu)師需要對(duì)已經(jīng)存在的技術(shù)非常熟悉底挫，

    對(duì)已經(jīng)經(jīng)過(guò)驗(yàn)證的架構(gòu)模式爛熟于心恒傻，

    然后根據(jù)自己對(duì)業(yè)務(wù)的理解，

    挑選合適的架構(gòu)模式進(jìn)行組合建邓，

    再對(duì)組合后的方案進(jìn)行修改和調(diào)整盈厘。

    • 第一種常見的錯(cuò)誤：設(shè)計(jì)最優(yōu)秀的方案。

    • 第二種常見的錯(cuò)誤：只做一個(gè)方案官边。

      • 備選方案的數(shù)量以 3 ~ 5 個(gè)為最佳沸手。

      • 備選方案的差異要比較明顯。

      • 備選方案的技術(shù)不要只局限于已經(jīng)熟悉的技術(shù)注簿。

    • 第三種常見的錯(cuò)誤：備選方案過(guò)于詳細(xì)契吉。

      做法是備選階段關(guān)注的是技術(shù)選型，而不是技術(shù)細(xì)節(jié)诡渴，技術(shù)選型的差異要比較明顯捐晶。

12. 架構(gòu)設(shè)計(jì)流程：第三步，評(píng)估和選擇備選方案

    • 幾種指導(dǎo)思想：最簡(jiǎn)派妄辩、最牛派惑灵、最熟派、領(lǐng)導(dǎo)派

    • 方法論：“360 度環(huán)評(píng)表”恩袱！具體的操作方式為：列出我們需要關(guān)注的質(zhì)量屬性點(diǎn)泣棋，然后分別從這些質(zhì)量屬性的維度去評(píng)估每個(gè)方案，再綜合挑選適合當(dāng)時(shí)情況的最優(yōu)方案畔塔。選擇方式為按優(yōu)先級(jí)選擇

    • 常見的方案質(zhì)量屬性點(diǎn)有：性能潭辈、可用性、硬件成本澈吨、項(xiàng)目投入把敢、復(fù)雜度、安全性谅辣、可擴(kuò)展性等修赞。

    • 質(zhì)量屬性資源評(píng)估和未來(lái)業(yè)務(wù)發(fā)展關(guān)系 = 當(dāng)前的業(yè)務(wù)規(guī)模 * (2 or 4)

13. 架構(gòu)設(shè)計(jì)流程： 第四步，詳細(xì)方案設(shè)計(jì)

    • 方法論：

      • 架構(gòu)師不但要進(jìn)行備選方案設(shè)計(jì)和選型，還需要對(duì)備選方案的關(guān)鍵細(xì)節(jié)有較深入的理解柏副。
      • 通過(guò)分步驟勾邦、分階段、分系統(tǒng)等方式割择，盡量降低方案復(fù)雜度

    • 可能產(chǎn)生的問(wèn)題：

      詳細(xì)設(shè)計(jì)方案階段可能遇到的一種極端情況就是在詳細(xì)設(shè)計(jì)階段發(fā)現(xiàn)備選方案不可行眷篇，一般情況下主要的原因是備選方案設(shè)計(jì)時(shí)遺漏了某個(gè)關(guān)鍵技術(shù)點(diǎn)或者關(guān)鍵的質(zhì)量屬性。