每日隨筆 五種常見軟體架構
五種常見軟體架構
一、分層架構
分層架構（layered architecture）是最常見的軟體架構，也是事實上的標準架構。如果你不知道要用什麼架構，那就用它。
這種架構將軟體分成若干個水平層，每一層都有清晰的角色和分工，不需要知道其他層的細節。層與層之間通過介面通訊。
雖然沒有明確約定，軟體一定要分成多少層，但是四層的結構最常見。
- 表現層（presentation）：使用者介面，負責視覺和使用者互動
- 業務層（business）：實現業務邏輯
- 持久層（persistence）：提供資料，SQL 語句就放在這一層
- 資料庫（database） ：儲存資料
有的軟體在邏輯層和持久層之間，加了一個服務層（service），提供不同業務邏輯需要的一些通用介面。
使用者的請求將依次通過這四層的處理，不能跳過其中任何一層。
優點
- 結構簡單，容易理解和開發
- 不同技能的程式設計師可以分工，負責不同的層，天然適合大多數軟體公司的組織架構
- 每一層都可以獨立測試，其他層的介面通過模擬解決
缺點
- 一旦環境變化，需要程式碼調整或增加功能時，通常比較麻煩和費時
- 部署比較麻煩，即使只修改一個小地方，往往需要整個軟體重新部署，不容易做持續釋出
- 軟體升級時，可能需要整個服務暫停
- 擴充套件性差。使用者請求大量增加時，必須依次擴充套件每一層，由於每一層內部是耦合的，擴充套件會很困難
二、事件驅動架構
事件（event）是狀態發生變化時，軟體發出的通知。
事件驅動架構（event-driven architecture）就是通過事件進行通訊的軟體架構。它分成四個部分。
- 事件佇列（event queue）：接收事件的入口
- 分發器（event mediator）：將不同的事件分發到不同的業務邏輯單元
- 事件通道（event channel）：分發器與處理器之間的聯絡渠道
- 事件處理器（event processor）：實現業務邏輯，處理完成後會發出事件，觸發下一步操作
對於簡單的專案，事件佇列、分發器和事件通道，可以合為一體，整個軟體就分成事件代理和事件處理器兩部分。
優點
- 分散式的非同步架構，事件處理器之間高度解耦，軟體的擴充套件性好
- 適用性廣，各種型別的專案都可以用
- 效能較好，因為事件的非同步本質，軟體不易產生堵塞
- 事件處理器可以獨立地載入和解除安裝，容易部署
缺點
- 涉及非同步程式設計（要考慮遠端通訊、失去響應等情況），開發相對複雜
- 難以支援原子性操作，因為事件通過會涉及多個處理器，很難回滾
- 分散式和非同步特性導致這個架構較難測試
三、微核架構
微核架構（microkernel architecture）又稱為"外掛架構"（plug-in architecture），指的是軟體的核心相對較小，主要功能和業務邏輯都通過外掛實現。
核心（core）通常只包含系統執行的最小功能。外掛則是互相獨立的，外掛之間的通訊，應該減少到最低，避免出現互相依賴的問題。
優點
- 良好的功能延伸性（extensibility），需要什麼功能，開發一個外掛即可
- 功能之間是隔離的，外掛可以獨立的載入和解除安裝，使得它比較容易部署，
- 可定製性高，適應不同的開發需要
- 可以漸進式地開發，逐步增加功能
缺點
- 擴充套件性（scalability）差，核心通常是一個獨立單元，不容易做成分散式
- 開發難度相對較高，因為涉及到外掛與核心的通訊，以及內部的外掛登記機制
四、微服務架構
微服務架構（microservices architecture）是服務導向架構（service-oriented architecture，縮寫 SOA）的升級。
每一個服務就是一個獨立的部署單元（separately deployed unit）。這些單元都是分散式的，互相解耦，通過遠端通訊協議（比如REST、SOAP）聯絡。
微服務架構分成三種實現模式。
- RESTful API 模式：服務通過 API 提供，雲服務就屬於這一類
- RESTful 應用模式：服務通過傳統的網路協議或者應用協議提供，背後通常是一個多功能的應用程式，常見於企業內部
- 集中訊息模式：採用訊息代理（message broker），可以實現訊息佇列、負載均衡、統一日誌和異常處理，缺點是會出現單點失敗，訊息代理可能要做成叢集
優點
- 擴充套件性好，各個服務之間低耦合
- 容易部署，軟體從單一可部署單元，被拆成了多個服務，每個服務都是可部署單元
- 容易開發，每個元件都可以進行持續整合式的開發，可以做到實時部署，不間斷地升級
- 易於測試，可以單獨測試每一個服務
缺點
- 由於強調互相獨立和低耦合，服務可能會拆分得很細。這導致系統依賴大量的微服務，變得很凌亂和笨重，效能也會不佳。
- 一旦服務之間需要通訊（即一個服務要用到另一個服務），整個架構就會變得複雜。典型的例子就是一些通用的 Utility 類，一種解決方案是把它們拷貝到每一個服務中去，用冗餘換取架構的簡單性。
- 分散式的本質使得這種架構很難實現原子性操作，交易回滾會比較困難。
五、雲架構
雲結構（cloud architecture）主要解決擴充套件性和併發的問題，是最容易擴充套件的架構。
它的高擴充套件性，主要原因是沒使用中央資料庫，而是把資料都複製到記憶體中，變成可複製的記憶體資料單元。然後，業務處理能力封裝成一個個處理單元（prcessing unit）。訪問量增加，就新建處理單元；訪問量減少，就關閉處理單元。由於沒有中央資料庫，所以擴充套件性的最大瓶頸消失了。由於每個處理單元的資料都在記憶體裡，最好要進行資料持久化。
這個模式主要分成兩部分：處理單元（processing unit）和虛擬中介軟體（virtualized middleware）。
- 處理單元：實現業務邏輯
- 虛擬中介軟體：負責通訊、保持sessions、資料複製、分散式處理、處理單元的部署。
虛擬中介軟體又包含四個元件。
- 訊息中介軟體（Messaging Grid）：管理使用者請求和session，當一個請求進來以後，決定分配給哪一個處理單元。
- 資料中介軟體（Data Grid）：將資料複製到每一個處理單元，即資料同步。保證某個處理單元都得到同樣的資料。
- 處理中介軟體（Processing Grid）：可選，如果一個請求涉及不同型別的處理單元，該中介軟體負責協調處理單元
- 部署中介軟體（Deployment Manager）：負責處理單元的啟動和關閉，監控負載和響應時間，當負載增加，就新啟動處理單元，負載減少，就關閉處理單元。
優點
- 高負載，高擴充套件性
- 動態部署
缺點
- 實現複雜，成本較高
- 主要適合網站類應用，不合適大量資料吞吐的大型資料庫應用
- 較難測試
http://www.ruanyifeng.com/blog/2016/09/software-architecture.html
對javaer來說，分層架構的例項很多；事件驅動架構最經典的就是Netty，還有Spring mvc；外掛架構最經典的就是eclipse，還有Shiro;微服務架構可以瞭解一下Spring boot和Spring cloud，國內的dubbo也很流行；雲架構估計只有大公司才有。
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分層架構（layered architecture）是最常見的軟體架構，也是事實上的標準架構。如果你不知道要用什麼架構，那就用它。
這種架構將軟體分成若干個水平層，每一層都有清晰的角色和分工，不需要知道其他層的細節。層與層之間通過介面通訊。
雖然沒有明確約定，軟體一定要分成多少層，但是四層的結構最常見。
- 表現層（presentation）：使用者介面，負責視覺和使用者互動
- 業務層（business）：實現業務邏輯
- 持久層（persistence）：提供資料，SQL 語句就放在這一層
- 資料庫（database） ：儲存資料
有的軟體在邏輯層和持久層之間，加了一個服務層（service），提供不同業務邏輯需要的一些通用介面。
使用者的請求將依次通過這四層的處理，不能跳過其中任何一層。
優點
- 結構簡單，容易理解和開發
- 不同技能的程式設計師可以分工，負責不同的層，天然適合大多數軟體公司的組織架構
- 每一層都可以獨立測試，其他層的介面通過模擬解決
缺點
- 一旦環境變化，需要程式碼調整或增加功能時，通常比較麻煩和費時
- 部署比較麻煩，即使只修改一個小地方，往往需要整個軟體重新部署，不容易做持續釋出
- 軟體升級時，可能需要整個服務暫停
- 擴充套件性差。使用者請求大量增加時，必須依次擴充套件每一層，由於每一層內部是耦合的，擴充套件會很困難
二、事件驅動架構
事件（event）是狀態發生變化時，軟體發出的通知。
事件驅動架構（event-driven architecture）就是通過事件進行通訊的軟體架構。它分成四個部分。
- 事件佇列（event queue）：接收事件的入口
- 分發器（event mediator）：將不同的事件分發到不同的業務邏輯單元
- 事件通道（event channel）：分發器與處理器之間的聯絡渠道
- 事件處理器（event processor）：實現業務邏輯，處理完成後會發出事件，觸發下一步操作
對於簡單的專案，事件佇列、分發器和事件通道，可以合為一體，整個軟體就分成事件代理和事件處理器兩部分。
優點
- 分散式的非同步架構，事件處理器之間高度解耦，軟體的擴充套件性好
- 適用性廣，各種型別的專案都可以用
- 效能較好，因為事件的非同步本質，軟體不易產生堵塞
- 事件處理器可以獨立地載入和解除安裝，容易部署
缺點
- 涉及非同步程式設計（要考慮遠端通訊、失去響應等情況），開發相對複雜
- 難以支援原子性操作，因為事件通過會涉及多個處理器，很難回滾
- 分散式和非同步特性導致這個架構較難測試
三、微核架構
微核架構（microkernel architecture）又稱為"外掛架構"（plug-in architecture），指的是軟體的核心相對較小，主要功能和業務邏輯都通過外掛實現。
核心（core）通常只包含系統執行的最小功能。外掛則是互相獨立的，外掛之間的通訊，應該減少到最低，避免出現互相依賴的問題。
優點
- 良好的功能延伸性（extensibility），需要什麼功能，開發一個外掛即可
- 功能之間是隔離的，外掛可以獨立的載入和解除安裝，使得它比較容易部署，
- 可定製性高，適應不同的開發需要
- 可以漸進式地開發，逐步增加功能
缺點
- 擴充套件性（scalability）差，核心通常是一個獨立單元，不容易做成分散式
- 開發難度相對較高，因為涉及到外掛與核心的通訊，以及內部的外掛登記機制
四、微服務架構
微服務架構（microservices architecture）是服務導向架構（service-oriented architecture，縮寫 SOA）的升級。
每一個服務就是一個獨立的部署單元（separately deployed unit）。這些單元都是分散式的，互相解耦，通過遠端通訊協議（比如REST、SOAP）聯絡。
微服務架構分成三種實現模式。
- RESTful API 模式：服務通過 API 提供，雲服務就屬於這一類
- RESTful 應用模式：服務通過傳統的網路協議或者應用協議提供，背後通常是一個多功能的應用程式，常見於企業內部
- 集中訊息模式：採用訊息代理（message broker），可以實現訊息佇列、負載均衡、統一日誌和異常處理，缺點是會出現單點失敗，訊息代理可能要做成叢集
優點
- 擴充套件性好，各個服務之間低耦合
- 容易部署，軟體從單一可部署單元，被拆成了多個服務，每個服務都是可部署單元
- 容易開發，每個元件都可以進行持續整合式的開發，可以做到實時部署，不間斷地升級
- 易於測試，可以單獨測試每一個服務
缺點
- 由於強調互相獨立和低耦合，服務可能會拆分得很細。這導致系統依賴大量的微服務，變得很凌亂和笨重，效能也會不佳。
- 一旦服務之間需要通訊（即一個服務要用到另一個服務），整個架構就會變得複雜。典型的例子就是一些通用的 Utility 類，一種解決方案是把它們拷貝到每一個服務中去，用冗餘換取架構的簡單性。
- 分散式的本質使得這種架構很難實現原子性操作，交易回滾會比較困難。
五、雲架構
雲結構（cloud architecture）主要解決擴充套件性和併發的問題，是最容易擴充套件的架構。
它的高擴充套件性，主要原因是沒使用中央資料庫，而是把資料都複製到記憶體中，變成可複製的記憶體資料單元。然後，業務處理能力封裝成一個個處理單元（prcessing unit）。訪問量增加，就新建處理單元；訪問量減少，就關閉處理單元。由於沒有中央資料庫，所以擴充套件性的最大瓶頸消失了。由於每個處理單元的資料都在記憶體裡，最好要進行資料持久化。
這個模式主要分成兩部分：處理單元（processing unit）和虛擬中介軟體（virtualized middleware）。
- 處理單元：實現業務邏輯
- 虛擬中介軟體：負責通訊、保持sessions、資料複製、分散式處理、處理單元的部署。
虛擬中介軟體又包含四個元件。
- 訊息中介軟體（Messaging Grid）：管理使用者請求和session，當一個請求進來以後，決定分配給哪一個處理單元。
- 資料中介軟體（Data Grid）：將資料複製到每一個處理單元，即資料同步。保證某個處理單元都得到同樣的資料。
- 處理中介軟體（Processing Grid）：可選，如果一個請求涉及不同型別的處理單元，該中介軟體負責協調處理單元
- 部署中介軟體（Deployment Manager）：負責處理單元的啟動和關閉，監控負載和響應時間，當負載增加，就新啟動處理單元，負載減少，就關閉處理單元。
優點
- 高負載，高擴充套件性
- 動態部署
缺點
- 實現複雜，成本較高
- 主要適合網站類應用，不合適大量資料吞吐的大型資料庫應用
- 較難測試
http://www.ruanyifeng.com/blog/2016/09/software-architecture.html
對javaer來說，分層架構的例項很多；事件驅動架構最經典的就是Netty，還有Spring mvc；外掛架構最經典的就是eclipse，還有Shiro;微服務架構可以瞭解一下Spring boot和Spring cloud，國內的dubbo也很流行；雲架構估計只有大公司才有。