软件架构入门-分层架构、事件驱动、微服务架构和云原生架构

author author     2023-04-12     140

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参考技术A

软件架构(software architecture)就是软件的基本结构。

合适的架构是软件成功的最重要因素之一。大型软件公司通常有专门的架构师职位(architect),只有资深程序员才可以担任。

O\'Reilly 出版过一本免费的小册子《Software Architecture Patterns》(PDF), 介绍了五种最常见的软件架构,是非常好的入门读物。

软件架构就是软件的基本结构。架构的本质是管理复杂性。 如果你觉得架构不重要,可能是你做的事情不够复杂,或者是你没有管理好复杂性。架构模式虽多,经过抽象沉淀之后,也就那么几种:

1. 分层架构(比较传统的单体架构)

2. 事件驱动架构 (一般适用于应用局部场景,用来实现异步解耦)

3. 微核架构(又称插件架构,开发难度较高,一般用来做工具软件开发,如Eclipse,不太适合分布式业务场景)

4. 微服务架构(当前比较流行的服务化架构,解决单体架构面临的问题,适合敏捷开发,快速迭代)

5. 云架构(现在的说法是云原生架构-Cloud Native,基于Docker、Kubernetes、Service Mesh 云原生架构)

在原文的基础上,我按照自己的想法,进行了小幅调整。

分层架构( layered architecture )是最常见的软件架构,也是事实上的标准架构。如果你不知道要用什么架构,那就用它。

这种架构将软件分成若干个水平层,每一层都有清晰的角色和分工,不需要知道其他层的细节。层与层之间通过接口通信。

虽然没有明确约定,软件一定要分成多少层,但是四层的结构最常见。

有的软件在逻辑层(business)和持久层(persistence)之间,加了一个服务层(service),提供不同业务逻辑需要的一些通用接口。

用户的请求将依次通过这四层的处理,不能跳过其中任何一层。

优点

缺点

事件(event)是状态发生变化时,软件发出的通知。

事件驱动架构(event-driven architecture)就是通过事件进行通信的软件架构。它分成四个部分。

事件驱动架构(event-driven architecture)核心组件:

对于简单的项目,事件队列、分发器和事件通道,可以合为一体,整个软件就分成事件代理和事件处理器两部分。

优点

缺点

事件驱动架构在通信产品中应用得也非常广泛,典型的如状态机处理。 事件驱动架构不适于做顶层架构,但适合做局部实现,几乎遍布在通信软件的各个角落。

微核架构(microkernel architecture)又称为"插件架构"(plug-in architecture),指的是软件的内核相对较小,主要功能和业务逻辑都通过插件实现。

内核(core)通常只包含系统运行的最小功能。插件则是互相独立的,插件之间的通信,应该减少到最低,避免出现互相依赖的问题。

优点

缺点

微核架构的设计和开发难度较高,这就注定它在企业产品中用得不多,虽然它的优点还不少。

微服务架构(microservices architecture)是服务导向架构(service-oriented architecture,缩写 SOA)的升级。

每一个服务就是一个独立的部署单元(separately deployed unit)。这些单元都是分布式的,互相解耦,通过远程通信协议(比如REST、SOAP)联系。

微服务架构分成三种实现模式。

现在开源的微服务框架比较多,如常用的有Spring Cloud、Dubbo、ServiceComb等等。

优点

缺点

云架构(cloud architecture,现在的说法是云原生-Cloud Native)主要解决扩展性和并发的问题,是最容易扩展的架构。

它的高扩展性,主要原因是可以基于云上计算资源弹性伸缩。然后,业务处理能力封装成一个个处理单元(prcessing unit)。访问量增加,就新建处理单元(Docker容器);访问量减少,就关闭处理单元(Docker容器)。由于没有中央数据库,所以扩展性的最大瓶颈消失了。由于每个处理单元的数据都独立分库。

这个模式主要分成两部分:处理单元(processing unit)和虚拟中间件(virtualized middleware)。

虚拟中间件又包含四个组件:

随着Docker、Kubernetes等容器化技术的快速发展,上述关于云架构描述有点陈旧了。当前最新的云原生架构,以Docker+Kubernetes为核心,尤其是容器编排Kubernetes 已经成为事实上的行业标准。

云原生架构图的主要特征:

主要目标:

1. 让开发人员聚焦业务逻辑的实现,其他交给容器云平台来完成;

2. 支持业务系统的快速迭代,支撑业务的快速变化和发展;

3. 构建以共享服务体系为核心的业务中台;

下面是我针对某新零售企业设计的云原生架构图,以云和微服务架构为基础构建云原生应用,这里云可以是公有云、私有云、混合云等等。

以上是从不同的视角,对架构进行了分类。实际应用中,各种架构并不是孤立的,可以根据业务环境和业务诉求,对各种架构进行综合和嫁接。每种架构都有其优点和缺点。优点不必多说,缺点则几乎都是通过工具工程(比如自动化发布工具、自动化测试等等)能力的方法来规避,工具工程对软件架构非常重要。

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