什么是软件架构？常用的软件架构

软件架构

软件架构（software architecture）是一系列相关的抽象模式，用于指导大型软件系统各个方面的设计。软件架构是一个系统的草图。软件体系结构是构建计算机软件实践的基础。

软件介绍

软件架构所指的就是说相应的系列性的抽象模式，可以为设计大型软件系统的各个方面提供相应的指导。从本质上来看，软件架构是属于一种系统草图。在软件架构所描述的对象就是直接的进行系统抽象组件构成。连接系统的各个组件之间就是做到把组件之间所存在的通讯比较明确与相对细致的实施描述。处于相应的系统实现环节，那么就会使得细化这些抽象组件成为现实的组件，比如可以是具体的某个类或者是对象。从面向对象领域进行分析，那么各个组件之前实施的连接实现往往是接口。

软件架构为软件系统提供了一个结构、行为和属性的高级抽象，由构件的描述、构件的相互作用、指导构件集成的模式以及这些模式的约束组成。软件架构不仅显示了软件需求和软件结构之间的对应关系，而且指定了整个软件系统的组织和拓扑结构，提供了一些设计决策的基本原理。

种类

按照当前我国的各种不同的关注角度，能够将软件架构划分成为三种类型。

1、逻辑架构

软件系统系统当中的各个元件之间所存在的关系，比如外部系统接口、用户界面、商业逻辑元件、数据库等。

2、物理架构

究竟是怎样做到在硬件当中放置软件元件。例如处于上海与北京进行分布的分布式系统的物理架构，这也就是说全部的元件都是属于物理设备，主要的有主机、整合服务器、应用服务器、代理服务器、存储服务器、报表服务器、Web服务器、网络分流器等。

3、系统架构

系统架构一般涉及到两个方面的内容，其一是业务架构，其二是软件架构。业务架构描述了业务领域主要的业务模块及其组织结构。软件架构是一种思想，一个系统蓝图，是对软件结构组成的规划和职责设定。一个软件里有处理数据存储的处理业务逻辑的、处理页面交互的、处理安全的等许多可逻辑划分出来的部分。

表现形式

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往往表示软件架构则是借助于多种架构视图实施。基于本质上进行分析，那么这样的多种架构视图则是选取相应的图形方式将处于架构领域存在着十分重要意义的模型元素予以摘要性的说明。

（1）实施视图：

这主要包含的内容为包含这实施模型及其从模块到包、层的组织形式实施的概览；而且在这一过程中，还存在着把相应的逻辑视图中的包与类往实施视图中的包与分配模块的状况实施描述。

（2）逻辑视图：

这主要的是最为关键的设计类、从这些设计类到包与子系统的组织形式，另外还有的就是这些包与子系统到层的组织形式。

（3）配置视图：

这主要的是描述最为典型的配置平台的各种物理节点，还有的就是往物理节点分配来自于进程视图的任务的情况，往往这一视图仅仅只是在分布式系统。

（4）用例视图：

这主要的是场景与用例。

（5）进程视图：

这主要的是描述进程与线程的涉及的任务，这些任务的配置与交互，还有的就是把设计分配对象与类向任务，往往这一视图仅仅只是出于系统存在着特别高程度并行过中才使用。 [1]

具体作用

1、开发新产品过程中软件架构所具备的作用分析

所谓的软件架构则是属于在现实的世界与计算机领域所搭建起来的一座沟通的桥梁，具体来说，其作用主要为以下几点。第一点就是进行业务目标的上乘。从本质上来看，软件架构往往存在着出于将业务目标完成而必须开展相应的大局规划的责任；第二点所指的就是进行技术决策的下接。凭借着把面向业务的相关需求往面向技术方向转向的软件架构设计方案，这可以将行之有效的限制与指导提供给后续的技术开发工作；第三点就是有效的将新产品的质量提升；第四点所指的就是进相应的新产品开发过程的组织；第五点所指的就是借助于相应的迭代实施相应新产品开展与增量的交付；第六点则是说控制所具备的复杂性，立足于相应的分而治之的思想，从而能够为金星秀问题所具备的复杂性实施相应的控制。

2、开发软件产品过程中系统架构所具备的作用分析

第一就是将所具备的相应的核心知识予以固化；第二就是可以提供相应的可重用资产；第三就是将产品推出的周期进行有效的缩短；第四就是使得产品开发与维护的总成本得以最大限度的降低；第五就是将产品的质量有效的提升；第六就是为批量控制提供有效的支持。

3、软件产品线架构所具备的特点分析

软件产品线架构就是说根据一个公司或者是某一个组织内部那些一系列的产品所进行设计的相应的通用架构。那么就能够了解到这样的一系列产品存在着特别多的相似之处那么这些能够借助同一个架构或者部分共享来实施具体实现，使得生产率得到最大限度的提升。软件产品线架构主要存在着以下的作用：

第一个作用就是应该将一系列的明确许可的变化进行考虑；第二个作用所指的就是必须做到文档化；第三个作用就是说应该可以存在着相应的产品创建者指南，将实例化架构的整个过程进行描述。

4、维护软件过程中软件架构的作用分析

从本质上来看，相应的软件维护工作主要的来源是Bug与需求变更。往往修复一个Bug与增加一个新的功能，那么通常都会涉及到架构环节的一条模块协作链，针对这样的情况，软件架构比有利于维护工作的开展；反之，如果对于架构并不能了解，相应的进行程序的盲目修改，这也就会存在着可能性对架构设计的思路造成未必，从而导致整个系统所存在的架构逐步显得比较混乱，这也就会存在着可能性导致出现不可思议的Bug与问题。

5、软件升级过程中软件架构的作用分析

相应的软件架构则是通过对软件系统实施持续性的修改，还应该必须做好重构，往往对其实施重构主要是两种状况：第一种状况就是特别混乱的架构，从而导致实施一个比较小的改动就会出现牵动全身；第二种状况所指的就是即将实施的升级软件存在着比较大的力度，之前的软件架构与新的需求根本就不能适应。相应的软件架构予以重构则是属于再工程的一种情况，往往必须实施的步骤为逆向工程、重新规划、正向工程这样的三个步骤。

常用的软件架构

转载于：https://www.ruanyifeng.com/blog/2016/09/software-architecture.html

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。我读后受益匪浅，下面就是我的笔记。

一、分层架构

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。

• 表现层（presentation）：用户界面，负责视觉和用户互动
• 业务层（business）：实现业务逻辑
• 持久层（persistence）：提供数据，SQL 语句就放在这一层
• 数据库（database） ：保存数据

有的软件在逻辑层和持久层之间，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。

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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，天然适合大多数软件公司的组织架构
• 每一层都可以独立测试，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时，通常比较麻烦和费时
• 部署比较麻烦，即使只修改一个小地方，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。用户请求大量增加时，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（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。

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

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

• 分布式的异步架构，事件处理器之间高度解耦，软件的扩展性好
• 适用性广，各种类型的项目都可以用
• 性能较好，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（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。

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优点

• 良好的功能延伸性（extensibility），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，使得它比较容易部署，
• 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（scalability）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（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。

• 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（message broker），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的开发，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，服务可能会拆分得很细。这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（cloud architecture）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（prcessing unit）。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（processing unit）和虚拟中间件（virtualized middleware）。

• 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（Messaging Grid）：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（Data Grid）：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（Processing Grid）：可选，如果一个请求涉及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（Deployment Manager）：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，不合适大量数据吞吐的大型数据库应用
• 较难测试