架构的本质

目前讨论架构实操(术)的文章较多,讨论架构理念(道)的较少,本文基于作者在大型电商系统架构方面的一些实践和思考,和大家聊聊架构理念性的东西,希望能够抛砖引玉,推进大家对架构的认识。

  什么是道,什么是术?道是事物发展的本质规律,术是事物发展的具体途径。规律只有一个,途径很多,条条大路通罗马,罗马是道,大路是术。道为本,术为途,如果事先知道罗马在哪里,那么遍地是路,路路相通。架构也是如此,如果能领悟架构的本质,就不会拘泥于现有的实践和理论框框,而以最直接的方式解决问题,无招胜有招。本文的内容包括架构的本质、架构的服务对象、架构师能力模型 、架构境界等。

架构的本质

  任何系统,自然情况下,都是从有序到无序,这是有科学依据的, 按照热力学第二定律,自然界的一切自发过程都有方向性,一个孤立系统会由有序变为无序,即它的熵会不断增加,最终寂灭。但生物可以通过和外界交互,主动进行新陈代谢,制造 “负熵” 来保证自身有序,继续生存。

  同样,一个软件系统随着功能越来越多,调用量急剧增长,整个系统逐渐碎片化,越来越无序,最终无法维护和扩展,所以系统在一段时间的野蛮生长后,也需要及时干预,避免越来越无序。

  架构的本质就是对系统进行有序化重构,不断减少系统的 “熵”,使系统不断进化。

  那架构是如何实现无序到有序的呢? 基本的手段就是分和合,先把系统打散,然后重新组合。

  分的过程是把系统拆分为各个子系统 / 模块 / 组件,拆的时候,首先要解决每个组件的定位问题,然后才能划分彼此的边界,实现合理的拆分。合就是根据最终要求,把各个分离的组件有机整合在一起,相对来说,第一步的拆分更难。

  拆分的结果使开发人员能够做到业务聚焦、技能聚焦,实现开发敏捷,合的结果是系统变得柔性,可以因需而变,实现业务敏捷。

  举个例子,在 Web 1.0 时代,一个 ASP 或 JSP 页面里,HTML 和脚本代码混在一起,此时脚本代码越多,系统越混乱(即熵增加),最终连开发者自己都无法理解。此时就需要对系统重新架构,办法是引入 view helper 模式,分离 HTML 和脚本,HTML 成为 view,脚本成为帮助类。然后再简单整合在一起。通过重新分和合,整个系统层次清晰,职责明确,系统的无序度降低,容易扩展。同时不同技能的开发人员,如 UED 和程序员,可以负责不同部分,有效提高开发效率。

  好的架构就像一篇优美的散文,形散神不散,表面看无序,实则高度有序。

架构分类和服务对象

  架构一般可分业务架构、应用架构、技术架构,那么它们分别解决什么问题,服务于谁呢? 我们首先看一个系统落地过程:

  对于负责开发的人来说,怕的是业务太复杂,代码逻辑太乱,超出他能理解的范畴,系统无法维护。因此开发的需求是系统整体概念清晰,容易理解,方便扩展。

  对于负责运行的机器来说,怕的是业务并发量太大,系统核心资源不够用(如数据库连接)。它希望在业务量增加时,系统能够支持水平扩展,支持硬件容错(如避免单点故障)。

  开发的痛点主要由业务架构和应用架构解决,业务架构从概念层面帮助开发理解系统(动态的包括业务流程 / 节点 / 输入输出,静态的包括业务域 / 业务模块 / 单据模型)。

  应用架构从逻辑层面帮助开发落地系统(应用种类 / 应用形式 / 数据交互关系 / 交互方式等),整个系统逻辑上容易理解,最近大家谈的比较多的 SOA 即属于应用架构的范畴。

  机器的痛点主要由技术架构解决,如技术平台选型(操作系统 / 中间件 / 设备等),部署上希望支持多机房,水平扩展,无单点等。

  强调一下,系统是人的系统,架构首先是为人服务的,业务概念清晰、应用逻辑合理、人好理解是第一位的(即系统有序度高)。现在大家讨论更多的是技术架构,如高并发设计,分布式事务处理等,只是因为这个不需要业务上下文背景,比较好相互沟通。具体架构设计时,首先要关注业务架构和应用架构,这个架构新手要特别注意。

架构师能力模型

  架构师只做分和合的事情,但综合能力要求很高,要求内外兼修,下得厨房,上得厅堂,下图通过典型的架构方式介绍一个架构师的能力要求:

  在此基础上,架构师要有技术的广度(多领域知识),又有深度(技术前瞻),对主流公司的系统设计非常了解,知道优劣长短,碰到实际问题,很快有多种方案可供评估。

  抽象思维是架构师最重要的能力,架构师要善于把实物概念化并归类。比如面对一个大型的 B2C 网站,能够迅速抽象为采购->运营->前台搜索->下单->履单这几大块,对系统分而治之,庖丁解牛,早已目无全牛。

  抽象思维是往高层次的总结升华,由实到虚;而透过问题看本质则是由虚到实,往深层次地挖掘。比如看到一段 Java 代码,知道它在 JVM 如何执行;一个跨网络调用,知道数据是如何通过各种介质到达目标 (操作系统内核 / 网卡端口 / 电磁介质等)。透过问题看本质使架构师能够敏锐地发现底层之真实,系统性端到端地思考问题,识别木桶的短板并解决之。

  能落地的架构才是好架构,良好的沟通能力确保各方对架构达成共识,愿意采取行动;良好的平衡取舍能力确保架构在现有资源约束下是最合理的,理想最终照进现实。

  总结下,架构师的能力要求包括:

  1. 兼具技术的广度(多领域知识)和深度(技术前瞻)
  2. 兼具思维的高度(抽象思维)和深度(问题到本质)
  3. 兼具感性(沟通)和理性(平衡)

架构境界

  架构师从境界上由浅到深可以分为四层:第一看山不是山,第二看山是山,第三看山不是山,第四看山是山。

  刚接手项目时,对业务不了解,时时被业务方冒出的术语弄得一愣一愣的,如果把现有问题比作山,则是横看成岭侧成峰,根本摸不透,此时看山不是山。

  经过业务梳理和对系统深入了解,可以设计出一个屌丝的方案,把各个系统串起来,解决当前的问题,对当前这个山能够看清楚全貌,此时能够做到看山是山。

  通过进一步抽象,发现问题的本质,原来这个问题是共性的,后续还会有很多类似问题。设计上进行总结和升华,得出一个通用的方案,不光能解决当前的问题,还可以解决潜在的问题。此时看到的已经是问题本质,看山不是山。

  最后回到问题本身,去除过度的抽象,给出的设计简洁明了,增之一分嫌肥,减之一分嫌瘦,既解决当前问题,又保留最基本的扩展,此时问题还是那个问题,山还是那个山。

  第一境界给不出合适方案,不表。

  第二境界的方案只解决表面问题,往往设计不够,碰到其它类似问题或者问题稍微变形,系统需要重新做。

  第三境界的方案往往过度设计,太追求通用化会创造出过多抽象,生造概念,理解和实现均困难,此时系统的无序度反而增加,过犹不及。

  第四境界的方案,在了解问题本质的基础上,同时考虑现状,评估未来,不多做,不少做。

  佛教讲空和色,色即事物现象,空即事物本质,从这个意义上说,第一重境界无色无空,第二重境界过色,第三重境界过空,第四重境界站在色和空之间,既色又空,不执着于当前,不虚无于未来。

  不空不色,既空既色,道法自然,本性如来,架构之髓也。

原文发布于微信公众号 - nginx(nginx-study)

原文发表时间:2016-03-30

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