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圖解:在資深架構師眼中的架構應該是怎樣的?

大概在7~8年前,我曾經有一個美國對口的架構師導師,他對我講架構其實是發現利益相關者(stakeholder),然後解決他們的關注點(concerns),後來我讀到一本書《軟體系統架構:使用視點和視角與利益相關者合作》,裡面提到的理念也是這樣說:系統架構的目標是解決利益相關者的關注點。

這是從那本書裡頭的一張截圖,我之前公司分享架構定義常常用這張圖,架構是這樣定義的:

每個系統都有一個架構

架構由架構元素以及相互之間的關係構成

系統是為了滿足利益相關者(stakeholder)的需求而構建的

利益相關者都有自己的關注點(concerns)

架構由架構文件描述

架構文件描述了一系列的架構視角

每個視角都解決並且對應到利益相關者的關注點。

架構系統前,架構師的首要任務是盡最大可能找出所有利益相關者,業務方,產品經理,客戶/使用者,開發經理,工程師,專案經理,測試人員,運維人員,產品運營人員等等都有可能是利益相關者,架構師要充分和利益相關者溝通,深入理解他們的關注點和痛點,並出架構解決這些關注點。

架構師常犯錯誤是漏掉重要的利益相關者,溝通不充分,都會造成架構有欠缺,不能滿足利益相關者的需求。利益相關者的關注點是有可能衝突的,比如管理層(可管理性)vs技術方(效能),業務方(多快好省)vs 技術方(可靠穩定),這需要架構師去靈活平衡,如何平衡體現了架構師的水平和價值。

關於架構的第二點定義是說架構主要關注非功能性需求(non-functional requirements),即所謂的-abilities。

這個是我上次公司內分享的一個圖。

這個是slideshare一個ppt裡頭擷取的,兩個圖都是列出了架構的非功能性關注點;關於架構的水平該如何衡量,去年我看到一句話,對我影響很大。

Architecture represents the significant design decisions that shape a system, where significant is measured by cost of change.

翻譯為中文就是,架構表示對一個系統的成型起關鍵作用的設計決策,架構定系統基本就成型了,這裡的關鍵性可以由變化的成本來決定。這句話是Grady Booch說的,他是UML的創始人之一。

進一步展開講,架構的目標是用於管理複雜性、易變性和不確定性,以確保在長期的系統演化過程中,一部分架構的變化不會對架構的其它部分產生不必要的負面影響。這樣做可以確保業務和研發效率的敏捷,讓應用的易變部分能夠頻繁地變化,對應用的其它部分的影響儘可能的小。

我剛入軟體開發這個行業之初,談的架構主要是效能,高可用等等。現在,見過無數遺留系統,特別是國內企業IT的現狀,無數高耦合的遺留系統,不良的架構像手銬一樣牢牢地限制住業務,升級替換成本非常巨大, 所以我更加關注可理解,可維護性,可擴充套件性,成本 。我想補充一句,創業公司創業之初獲得好的架構師或技術CTO非常重要。

我是屬於老一代的架構師,99年參加工作。職業初學了很多RUP,統一軟體過程的理念。RUP的理念對我的架構有很深的影響,RUP總結起來就是三個特點:

用例和風險驅動Use Case and risk driven

架構中心Architecture centric

迭代和增量Iterative and incremental

RUP很注重架構,提倡以架構和風險驅動,專案開始一定要做端到端的原型(prototype);通過壓測驗證架構可行性,然後在原型基礎上持續迭代和增量式開發,開發->測試->調整架構->開發,迴圈,如下圖所示:

從上圖可以看出架構師要儘可能寫程式碼,做測試,紙上談兵式做架構而後丟給團隊的作法非常不靠譜(除非是已經非常清晰成熟的領域)。另外,做技術架構的都有點完美主義傾向,一開始往往喜歡求大求全,忽視架構的演化和迭代性,這種傾向易造產品和使用者之間不能形成有效快速的反饋,產品不滿足終端使用者需求,繼續看下面兩個圖:

第一個圖是講最小可用產品(Minimum Viable Product, MVP)理念,做出最小可用產品,儘快丟給使用者試用,快速獲取客戶反饋,在此基礎上不斷迭代和演化架構和產品。

第二個圖是過度工程(Over Engineering)的問題,其實也是講產品架構和使用者之間沒有形成有效的反饋閉環,架構師想的和客戶想的不在一個方向上,通過最小可用產品,快速迭代反饋的策略,可以避免這種問題。

注意,在系統真正地投入生產使用之前,再好的架構都只是假設,產品越晚被使用者使用,失敗的成本和風險就越高,而小步行進,通過MVP快速實驗,獲取客戶反饋,迭代演化產品,能有效地減少失敗的成本和風險。

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另外,多年的經驗告訴我,架構,平臺不是買來的,也不是用一個開源就能獲得的,也不是設計出來,而是長期演化才能落地生根的。

先分享一個連結,這幾年對我架構影響最深的一篇文章。這篇文章是關於DevOps的,但對系統架構同樣適用:

http://itrevolution.com/the-three-ways-principles-underpinning-devops/ 

這篇文章講述了企業通向DevOps的三條必經之路,我們來看看這三條道路對架構師的啟示。

第一條道路,系統思維,開發驅動的組織機體,其能力不是製作軟體,而是持續的交付客戶價值,架構師需要有全域性視角和系統思維(System Thinking),深入理解整個價值交付鏈,從業務需求、研發、測試、整合,到部署運維,這條價值鏈的效率並不依賴於單個或者幾個環節,區域性優化的結果往往是全域性受損,架構師要站在系統高度去優化整個價值交付鏈,讓企業和客戶之間形成快速和高效的價值傳遞。

第二條道路,強化反饋環,任何過程改進的目標都是加強和縮短反饋環。剛入行的工程師,也是中國學生的普遍問題,就是生產運維意識不足(監控是系統反饋的重要環節)。有兩句話是這樣講的:

no measurement, no improvement沒有測量,就沒有改進和提升

What your measure is what you get你測量什麼,就得到什麼

沒有監控或者監控不完善的系統相當於裸奔,開車上高速無儀表盤。有一篇很不錯的關於測量驅動開發的文章,在InfoQ上的,向大家推薦:

http://www.infoq.com/cn/articles/metrics-driven-development

這篇文章提出了度量驅動開發的理念,即所謂MDD,在系統,應用和業務三個層次,通過三級監控,構建三個反饋環,在監控測量基礎上持續改進系統和架構,我最近也在參考這個理念設計一個電商平臺的技術架構,見下圖:

這是一個電商平臺的架構,整個體現了閉環架構的思想,右側是整個平臺的反饋監控環節。具體如下:

系統層監控計算網路儲存,構建系統層的反饋環

應用服務層,監控業務、應用、服務,甚至整個研發流程,構建應用和服務層的反饋環

客戶體驗層,監控端使用者和分析網站使用者的行為,構建和客戶的反饋環

下面這個圖展示了系統提升和改進的一般方法:

收集->測量->調整->閉環重複,在有測量資料和反饋的基礎上,系統、應用、流程和客戶體驗才有可能獲得持續的提升和改善,否則沒有資料的所謂改進只能靠拍腦袋或者說猜測。

第三條道路,鼓勵勇於承擔責任,冒險試錯和持續提升的文化。這點是最難的,一般和企業人才密度有關。工具,技術,流程只是一個公司的冰山浮出水面的部分,而真正對企業效能影響大的則是冰山水下的部分,即企業的人和文化,架構師作為技術和架構的佈道者,有責任義務鼓勵和推動試錯文化。

架構師要深入領會這三條道路,關注整個價值交付鏈的效率,關注每個環節的閉環反饋,鼓勵和推動公司的試錯文化,打造全系統的閉環架構(Architecting for closed loop feedback),提升整個系統效能。下圖的DevOps和每日交付是每一個網際網路系統架構師的夢想和努力的方向。

微服務我想大家都聽得很多了,我本人也非常關注和推崇微服務,從技術角度講,我認為微服務主要體現的是單一職責和關注分離的思想,從單程序模組化進一步拓展到跨程序分散式的模組化。微服務是獨立的開發、測試、部署和升級單元,正如我在第一點架構定義中提到的,微服務中每個服務可以獨立演變,它的cost of change比較小,整體架構比較靈活,是一種支援創新的演化式架構。

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去年MartinFowler寫了兩篇文章,給微服務潑冷水的,建議大家好好讀下。

http://martinfowler.com/bliki/MicroservicePrerequisites.html

http://martinfowler.com/bliki/MicroservicePremium.html

這個圖講什麼時候該引入微服務。微服務有額外成本的,需要搭建框架、釋出、監控等基礎設施。初創和小規模團隊不建議採用。主要決定是因素系統複雜性和團隊規模,當到達一個點,單塊架構嚴重影響效率才考慮 。另外補充一點,微服務更多是關於組織和團隊,而不是技術。

再談一下康威定律:

Conway’s law: Organizations which design systems[...] are constrained to produce designs which are copies of the communication structures of these organizations.

(設計系統的組織,其產生的設計和架構等價於組織間的溝通結構。 )

從單塊架構到微服務架構是這個定律的很好體現。

團隊是分散式的,系統架構是單塊的,開發,測試,部署協調溝通成本大,嚴重影響效率,嚴重時團隊之間還容易起衝突。

將單塊架構解耦成微服務,每個團隊開發,測試和釋出自己負責的微服務,互不干擾,系統效率得到提升。

可見,組織和系統架構之間有一個對映關係(1 ~ 1 mapping),兩者不對齊就會出各種各樣的問題,一方面,如果你的組織結構和文化結構不支援,你也無法成功建立高效的系統架構,例如集中式和嚴格職能(業務, Dev, QA, Deployment, Ops)的企業,很難推行微服務和DevOps,推行Docker/PaaS平臺也會比較困難,這樣的組織職能之間都傾向於區域性優化(local optimization),無法形成有效的合作和閉環。

反過來也是成立的,如果你的系統設計或者架構不支援,那麼你就無法成功建立一個有效的組織;作為系統架構師,一定要深入領會康威定律,設計系統架構之前,先看清組織結構,也要看組織文化(民主合作式,集權式,叢林法則式,人才密度),再根據情況調整系統架構或者組織架構。

空杯,或者說開放心態(open minded)是一個成熟架構師的應有心態,stay hungry, stay foolish, 心態有多開放,視野就有多開闊。來自《高效能人士的七個習慣~史蒂芬~柯維》的一句話送給每一個架構師 :

如果一位具有相當聰明才智的人跟我意見不同,那麼對方的主張必有我尚未體會的奧祕,值得加以瞭解。與人合作最重要的是,重視不同個體的不同心理、情緒與智慧,以及個人眼中所見的不同世界。與所見略同的人溝通,益處不大,要有分歧才有收穫。

另外再推薦一個本書《軟體架構師的12項修煉》,這書中三個觀點很值得每個架構師學習領會:

soft skills are always hard than hard skills,軟技能比硬技能難

choosing relationship over correctness ,注重關係重於誰對誰錯

架構的政治性,在中大型公司裡工作的架構師尤其要學習

政治指的是和他人協作將事情搞定的藝術,架構是一種社交活動,在技術的世界裡,個人主義很容易被打敗,即使你的目的是好的技術是最優的,技術決策是政治決策(technical decisions are political decisions),一個技術產品,一波人可以做,另一波人也可以做,到底誰做的好,真不好說,不管誰做,都給業務套上了一副手銬。

架構師如何提升?實戰,實戰,實戰!規劃職業,找好的團隊和專案,總結分享,學習GitHub開源專案,儘可能參與和開創自己的開源專案和產品,並長期積累。

主要爭議是兩個話題:

技術和業務的關係。

架構師要寫程式碼嗎?

架構師怎麼回答這類問題?一個成熟架構師的口頭禪:視情況而定,不一定,是也不是,it depends。技術和業務,架構師要理解業務嗎?看產品和客戶,如果是業務性產品,肯定要理解業務,如果是技術型產品,就不一定。

架構師要寫程式碼?也不一定,個人覺得儘可能要寫,如果你寫過十年以上程式碼了,每年不少於2萬行,都玩通了,可以不寫。另外架構師如果寫程式碼,要把控度,不要一頭鑽入程式碼,花大量時間解決細節和複雜性問題,忽視全域性和系統性問題。

最後

我想說中國現在的網際網路發展趨勢很好,越來越多的人加入架構師這個行業,這個行業正在“萬物生長”。 但是我們現在還沒有馬丁福勒,adrian cockcroft這樣的架構牛人物,我輩需不斷努力,期待中國10~20年後出現超過十個馬丁福勒,adrian cockcroft這樣的大牛神級人物。我們必不可停止探索,而一切探索的盡頭,就是重回起點,並對起點有首次般的認識。