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軟件開發(fā)可以描述為一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)過程，需要在各個(gè)技術(shù)領(lǐng)域以及相關(guān)業(yè)務(wù)方面的專業(yè)知識(shí)。就像總體規(guī)劃的藍(lán)圖一樣，通過定義軟件的體系結(jié)構(gòu)，可以促進(jìn)此軟件開發(fā)過程的組成部分。
為什么我們需要軟件架構(gòu)
> Big Ball of Mud
早期的開發(fā)人員用來設(shè)計(jì)無體系結(jié)構(gòu)的軟件，這種軟件最初看起來像是沒有計(jì)劃開銷以及更快的原型制作的優(yōu)點(diǎn)。但是，隨著他們深入到過程中，該軟件變得像泥濘的球一樣變得僵化和難以管理。隨著每項(xiàng)變更的成本越來越高，這種方法后來被稱為“泥漿大球”(Big Ball of Mud)
隨著時(shí)間的推移，這種項(xiàng)目變得難以管理，因此每次新迭代都會(huì)大大增加維護(hù)成本。這限制了軟件的發(fā)展，超出了項(xiàng)目開始時(shí)最初定義的范圍。
在軟件設(shè)計(jì)的多年發(fā)展過程中，開發(fā)人員提出了一些健壯的體系結(jié)構(gòu)方法，以避免出現(xiàn)少體系結(jié)構(gòu)的軟件設(shè)計(jì)問題(也稱為“泥濘大球”)。以下是一些最著名的
- 分層架構(gòu)
- 多層架構(gòu)
- 面向服務(wù)的體系結(jié)構(gòu)(SOA)
- 微服務(wù)架構(gòu)
分層架構(gòu)
此方法基于關(guān)注點(diǎn)分離的原理。軟件設(shè)計(jì)分為相互重疊的一層。每一層都承擔(dān)著專門的責(zé)任。架構(gòu)將軟件分為以下幾層
- 表示層
- 業(yè)務(wù)邏輯層
- 數(shù)據(jù)鏈路層
表示層擁有與外界交互的用戶界面。這也負(fù)責(zé)提供用戶體驗(yàn)，因?yàn)檫@是暴露給最終用戶交互的唯一層。
顧名思義，業(yè)務(wù)邏輯層包含軟件應(yīng)用程序的業(yè)務(wù)邏輯。該層將UI / UX與業(yè)務(wù)相關(guān)的計(jì)算分離開，從而提供了根據(jù)不斷變化的業(yè)務(wù)需求修改邏輯的靈活性，而不會(huì)影響其他層。
數(shù)據(jù)鏈接層負(fù)責(zé)與數(shù)據(jù)庫等持久性存儲(chǔ)進(jìn)行交互以及與域無關(guān)的雜項(xiàng)數(shù)據(jù)處理(即與業(yè)務(wù)無關(guān))。
數(shù)據(jù)和控制從設(shè)計(jì)的每一層流到另一層。這些層還增加了設(shè)計(jì)中的抽象度。由于穩(wěn)定性在一定程度上與抽象成正比，因此也將軟件的穩(wěn)定性提高到一定程度。
> Layered Representation of Architecture
好處：
- 與其他方法相比，實(shí)現(xiàn)起來更簡單
- 由于各層之間的關(guān)注點(diǎn)分離而提供抽象
- 層之間的隔離使其他層免受一層的修改
- 由于耦合度低，軟件變得更易于管理
壞處：
- 沒有太大的可擴(kuò)展性
- 用這種方法構(gòu)建的軟件將傾向于具有缺乏易于修改的單體結(jié)構(gòu)
- 即使沒有必要從某些層傳遞數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)也必須一層一層地從另一層流出。此問題被稱為“污水池問題”
多層架構(gòu)
這種架構(gòu)方法根據(jù)客戶端服務(wù)器通信原理將軟件套件分為幾層。架構(gòu)可以具有n層系統(tǒng)中的一，二層，將數(shù)據(jù)提供者和使用者之間的職責(zé)分開。
它利用請(qǐng)求響應(yīng)模式在定義的層之間進(jìn)行通信。與分層架構(gòu)不同，它提供的可伸縮性可以是水平的(通過高性能節(jié)點(diǎn)擴(kuò)展網(wǎng)絡(luò))或垂直的(通過提高單個(gè)性能來擴(kuò)展每個(gè)節(jié)點(diǎn))
單層系統(tǒng)
在這種方法中，單個(gè)系統(tǒng)既可以充當(dāng)客戶端又可以充當(dāng)服務(wù)器，并且可以簡化部署，而無需進(jìn)行系統(tǒng)間通信(ISC)。因此，提供了很好的通信速度。
這樣的系統(tǒng)僅適用于小規(guī)模的單用戶應(yīng)用程序，而不應(yīng)用于多用戶復(fù)雜的應(yīng)用程序。
2層系統(tǒng)
> 2-Tiered Architecture
這樣的系統(tǒng)由兩個(gè)物理機(jī)組成，分別是服務(wù)器和客戶端。它提供了數(shù)據(jù)管理操作以及數(shù)據(jù)處理和表示操作之間的隔離。
- 客戶擁有表示，業(yè)務(wù)邏輯和數(shù)據(jù)鏈接層。
- 服務(wù)器保存數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，例如數(shù)據(jù)庫
3層/ n層系統(tǒng)
> 3-Tiered Architecture
這樣的體系結(jié)構(gòu)在水平和垂直方向上都是高度可擴(kuò)展的。通常，實(shí)施n層體系結(jié)構(gòu)比較昂貴，但可以提供高性能。因此，它在大型復(fù)雜軟件解決方案中是選擇。
可以將其與面向服務(wù)的高級(jí)體系結(jié)構(gòu)樣式相結(jié)合，以生成高度復(fù)雜的模型。當(dāng)軟件復(fù)雜且需要性能和擴(kuò)展性時(shí)，建議使用此體系結(jié)構(gòu)，因?yàn)檫@可能是在資源和時(shí)間上更昂貴的方法。
面向服務(wù)的架構(gòu)
SOA是基于服務(wù)的體系結(jié)構(gòu)模型，其中組件和應(yīng)用程序使用定義良好的服務(wù)進(jìn)行通信。
它由5個(gè)元素組成，即：
- 服務(wù)
- 服務(wù)巴士
- 服務(wù)庫服務(wù)目錄
- SOA安全性
- SOA治理
客戶端通過網(wǎng)絡(luò)使用標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議和數(shù)據(jù)格式發(fā)送請(qǐng)求。ESB處理的此請(qǐng)求可以被視為SOA的核心。ESB負(fù)責(zé)編排和路由。ESB使用服務(wù)存儲(chǔ)庫將請(qǐng)求定向到專用服務(wù)。該專用服務(wù)可以與其他服務(wù)或數(shù)據(jù)庫交互以組成響應(yīng)有效負(fù)載(響應(yīng)數(shù)據(jù))。
完整的請(qǐng)求響應(yīng)調(diào)用符合SOA治理和安全性規(guī)則，以完成確保安全性和正確性的事務(wù)。
> https://www.udemy.com/course/software-architecture-and-design-essentials/
服務(wù)通常分為兩種類型：
- 原子服務(wù)：提供無法進(jìn)一步分解的功能
- 組合服務(wù)：多種大氣服務(wù)的集合，以提供復(fù)雜的組合功能
服務(wù)種類：
服務(wù)可以是以下類型，即：
- 實(shí)體服務(wù)
- 域服務(wù)
- 公用事業(yè)服務(wù)
- 綜合服務(wù)
- 申請(qǐng)服務(wù)
- 安保服務(wù)
微服務(wù)架構(gòu)
根據(jù)Martin Fowler在2014年撰寫的文章中提供的定義，描述了微服務(wù)架構(gòu)。
簡而言之，微服務(wù)架構(gòu)風(fēng)格是一種將單個(gè)應(yīng)用程序開發(fā)為一組小型服務(wù)的方法，每個(gè)小型服務(wù)都在自己的進(jìn)程中運(yùn)行并與輕量級(jí)機(jī)制(通常是HTTP資源API)進(jìn)行通信。這些服務(wù)圍繞業(yè)務(wù)功能構(gòu)建，并且可以由全自動(dòng)部署機(jī)制獨(dú)立部署。這些服務(wù)的集中管理幾乎沒有，它可以用不同的編程語言編寫并使用不同的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)技術(shù)。
它基于服務(wù)組件化的原理。這種體系結(jié)構(gòu)將軟件分解為可以定義為服務(wù)的各種組件。每項(xiàng)服務(wù)負(fù)有單一責(zé)任，每項(xiàng)服務(wù)本質(zhì)上都是孤立的。一種服務(wù)的更改不應(yīng)影響其他服務(wù)。
> https://divante.com/blog/monolithic-architecture-vs-microservices/
微服務(wù)包括什么
能夠獨(dú)立擴(kuò)展的隔離，簡潔和細(xì)粒度微服務(wù)的體系結(jié)構(gòu)組合。
架構(gòu)由5個(gè)部分組成，如下所示：
- 服務(wù)
- 服務(wù)巴士
- 外部配置
- API網(wǎng)關(guān)
- 貨柜
微服務(wù)的特征
微服務(wù)架構(gòu)應(yīng)包含以下特征：
- 通過服務(wù)進(jìn)行組件化
- 圍繞業(yè)務(wù)能力進(jìn)行組織
- 產(chǎn)品不是項(xiàng)目
- 智能端點(diǎn)和啞管道
- 分散治理
- 分散數(shù)據(jù)管理
- 基礎(chǔ)設(shè)施自動(dòng)化
- 失敗的設(shè)計(jì)
- 進(jìn)化設(shè)計(jì)
建議與不同的團(tuán)隊(duì)分別開發(fā)不同的微服務(wù)，并允許每個(gè)微服務(wù)隨時(shí)間同時(shí)演化，就像空氣中的各種氣泡一樣。由于數(shù)據(jù)通信是按照標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議和數(shù)據(jù)格式進(jìn)行的，因此一項(xiàng)服務(wù)的結(jié)構(gòu)不會(huì)影響共同服務(wù)中的功能。
> Comparison of different architectures
好處：
- 由于高度隔離，提供低耦合
- 增強(qiáng)模塊化
- 一項(xiàng)服務(wù)中的故障不會(huì)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)造成影響，因?yàn)樗鼈兪歉綦x的
- 提供高度的靈活性
- 提供高度的可擴(kuò)展性
- 易于修改可以加快進(jìn)化迭代的速度
- 可以實(shí)現(xiàn)更好的錯(cuò)誤處理
- 避免層層架構(gòu)和數(shù)據(jù)流僅通過有關(guān)服務(wù)的問題
缺點(diǎn)：
- 不同服務(wù)之間進(jìn)行通信時(shí)出現(xiàn)故障的可能性更高。
- 難以管理大量服務(wù)。
- 需要解決的問題，例如網(wǎng)絡(luò)延遲和負(fù)載平衡以及其他類似分布式體系結(jié)構(gòu)的問題
- 分布式環(huán)境下的復(fù)雜測(cè)試
- 實(shí)施需要更多時(shí)間
結(jié)論
每種軟件體系結(jié)構(gòu)方法的設(shè)計(jì)動(dòng)機(jī)都是為了解決先前體系結(jié)構(gòu)中的突出問題。擁有不同方法的適當(dāng)知識(shí)可以幫助您為項(xiàng)目設(shè)計(jì)高效的軟件架構(gòu)。
“盡管不存在完善的軟件體系結(jié)構(gòu)，但是，只要滿足項(xiàng)目的功能和非功能需求，任何體系結(jié)構(gòu)方法都可以被認(rèn)為是相對(duì)完美的”。
標(biāo)題名稱：關(guān)于軟件架構(gòu)的一切
網(wǎng)站鏈接：http://www.5511xx.com/article/dpciche.html
