软件架构小计

  软件架构就是软件的基本结构。
  合适的架构是软件成功的最重要的因素之一。一共分为五种。
一、分层架构

  分层架构是最常见的软件架构，也是事实上的标准架构。这种架构将软件分成若干个水平层，每一层都有清洗的角色和分工，不需要知道其他层的细节。层与层之间通过接口通信。一般没有明确的规定，软件一定要分成多少层，四层的结构最为常见。

• 表现层：用户界面，负责视觉和用户互动。
• 业务层：实现业务逻辑。
• 持久层：提供数据，SQL语句放在这一层。
• 数据库：保存数据。

有的软件在业务层（逻辑层）和持久层之间，加了一个服务层（service），提供处理不同的业务逻辑需要做一些通用的接口。用户的请求依次通过这四层的处理，不能跳过这其中的任何一层。
优点：

• 结构简单，容易理解和开发。
• 不同技能的程序员可以分工，负责不同的层，适合大多数软件公司的组织架构。
• 每一层可以独立测试，其他层的接口通过模拟解决。

缺点：

•  一旦环境变化，需要代码调整或增加功能是，比较麻烦费时。
• 部署比较麻烦，即使只修改了一个小的地方，往往需要整个软件重新部署，不容易做持续发布。
• 软件升级时，可能需要整个服务暂停。
• 扩展性差。用户请求大量增加是，必须依次扩展每一层，由于每一层内部是耦合的，扩展会很困难。

 二、事件驱动架构

事件是状态发生变化是，软件发出的通知。
事件驱动架构就是通过事件进行通信的软件架构。它分为四个部分。

• 事件队列：接收事件的入口。
• 分 发 器 ：将不同的事件分发到不同的业务逻辑单元。
• 事件通道：分发器与处理器之间的联系渠道。
• 事件处理器：实现业务逻辑，处理完成后会发出事件，触发下一步操作。

优点：

• 分布式的异步架构，事件处理器之间高度耦合，软件的扩展性好。
• 实用性广，各种类型的项目都可以用。
• 性能比较好，因为事件的异步本质，软件不易产生堵塞。
• 事件处理器可以独立地加载和卸载，容易部署。

缺点：

• 涉及异步编程（要考虑远程通信、失去响应等情况），开发相对复杂。
• 难以支持原子性操作，因为事件通过会涉及多个处理器，很难回滚。
• 分布式和异步特性导致这个架构较难测试。

 

三、微核架构

微核架构又称为"插件架构"，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。

内核通常只包含系统运行的最小功能。插件则是相互独立的，插件之间的通信，应该减少到最低，避免出现相互依赖的问题。
优点：

• 良好的功能延伸性，需要什么功能，开发一个插件即可。
• 功能之间是隔离的，插件可以独立的加载和卸载，所以比较容易部署。
• 可定制性高，适应不同的开发需要。
• 可以渐进式地开发，逐步增加功能。

缺点：

• 扩展性差，内核通常是一个独立单元，不容易做成分布式。
• 开发难度相对较高，因为涉及到插件与内核的通信，以及内部的插件登记机制。

 

四、微服务架构

微服务架构是服务导向架构的升级。

每一个服务就是一个独立的部署单元。这些单元都是分布式的，相互解耦，通过远程通信协议联系。

微服务架构分成三种实现模式。

• RESTful API 模式：服务通过 API 提供，云服务就属于这一类。
• RESTful 应用模式：服务通过传统的网络协议或者应用协议提供，背后通常是一个多功能的应用程序，常见于企业内部。
• 集中消息模式：采用消息代理，可以实现消息队列、负载均衡、统一日志和异常处理，缺点是会出现单点失败，消息代理可能要做成集群。

优点：

• 扩展性好，各个服务之间低耦合。
• 容易部署，软件从单一可部署单元，被拆成了多个服务，每个服务都是可部署单元。
• 容易开发，每个组件都可以进行持续集成式开发，可以做到实时部署，不间断地升级。
• 易于测试，可以单独测试每一个服务。

缺点：

• 由于强调互相独立和低耦合，服务可能会拆分的很细。导致系统依赖大量的微服务，变得很凌乱和笨重，性能也会不佳。
• 一旦服务之间需要通信（即一个服务要用到另一个服务），整个架构就会变得复杂。典型的例子就是一些通用的Utility 类，一种解决方案是把它们拷贝到每一个服务中去，用冗余换取架构的简单性。
• 分布式的本质使得这种架构很难实现原子性操作，交易回滚会比较困难。

 

五、云架构

云结构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，主要原因是没有使用中央数据库，而是把数据都复制到内存中，变成可复制的内存数据单元。然后，业务处理能力封装成一个个处理单元。访问量增加，就新建处理单元；访问量减少，就关闭处理单元。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在内存里，最好要进行数据持久化。

这个模式主要分成两部分：处理单元和虚拟中间件。

• 处理单元：实现业务逻辑
• 虚拟中间件：负责通信、保持 sessions、数据复制、分布式处理、处理单元的部署。

虚拟中间件又包含四个组件：

• 消息中间件：管理用户请求和 session，当一个请求进来以后，决定分配给哪一个处理单元。
• 数据中间件：将数据复制到每一个处理单元，即数据同步，保证某个处理单元都得到同样的数据。
• 处理中间件：可选，如果一个请求设计不同类型的处理单元，该中间件负责协调处理单元。
• 部署中间件：负责处理单元的启动和关闭，监控负载和响应时间，当负载增加，就新启动处理单元，负载减少，就关闭处理单元。

优点：

• 高负载，高扩展性。
• 动态部署。

缺点：

• 实现复杂，成本较高。
• 主要适合网站类应用，不适合大量数据吞吐的大型数据库应用。
• 较难测试。

 

原文链接：http://www.ruanyifeng.com/blog/2016/09/software-architecture.html