圖解:在資深架構(gòu)師眼中的架構(gòu)應(yīng)該是怎樣的?

大概在7~8年前,我曾經(jīng)有一個美國對口的架構(gòu)師導(dǎo)師,他對我講架構(gòu)其實是發(fā)現(xiàn)利益相關(guān)者(stakeholder),然后解決他們的關(guān)注點(concerns),后來我讀到一本書《軟件系統(tǒng)架構(gòu):使用視點和視角與利益相關(guān)者合作》,里面提到的理念也是這樣說:系統(tǒng)架構(gòu)的目標是解決利益相關(guān)者的關(guān)注點。

這是從那本書里頭的一張截圖,我之前公司分享架構(gòu)定義常常用這張圖,架構(gòu)是這樣定義的:

每個系統(tǒng)都有一個架構(gòu)

架構(gòu)由架構(gòu)元素以及相互之間的關(guān)系構(gòu)成

系統(tǒng)是為了滿足利益相關(guān)者(stakeholder)的需求而構(gòu)建的

利益相關(guān)者都有自己的關(guān)注點(concerns)

架構(gòu)由架構(gòu)文檔描述

架構(gòu)文檔描述了一系列的架構(gòu)視角

每個視角都解決并且對應(yīng)到利益相關(guān)者的關(guān)注點。

架構(gòu)系統(tǒng)前,架構(gòu)師的首要任務(wù)是盡最大可能找出所有利益相關(guān)者,業(yè)務(wù)方,產(chǎn)品經(jīng)理,客戶/用戶,開發(fā)經(jīng)理,工程師,項目經(jīng)理,測試人員,運維人員,產(chǎn)品運營人員等等都有可能是利益相關(guān)者,架構(gòu)師要充分和利益相關(guān)者溝通,深入理解他們的關(guān)注點和痛點,并出架構(gòu)解決這些關(guān)注點。

架構(gòu)師常犯錯誤是漏掉重要的利益相關(guān)者,溝通不充分,都會造成架構(gòu)有欠缺,不能滿足利益相關(guān)者的需求。利益相關(guān)者的關(guān)注點是有可能沖突的,比如管理層(可管理性)vs技術(shù)方(性能),業(yè)務(wù)方(多快好?。﹙s 技術(shù)方(可靠穩(wěn)定),這需要架構(gòu)師去靈活平衡,如何平衡體現(xiàn)了架構(gòu)師的水平和價值。

關(guān)于架構(gòu)的第二點定義是說架構(gòu)主要關(guān)注非功能性需求(non-functional requirements),即所謂的-abilities。

這個是我上次公司內(nèi)分享的一個圖。

這個是slideshare一個ppt里頭截取的,兩個圖都是列出了架構(gòu)的非功能性關(guān)注點;關(guān)于架構(gòu)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(gòu)表示對一個系統(tǒng)的成型起關(guān)鍵作用的設(shè)計決策,架構(gòu)定系統(tǒng)基本就成型了,這里的關(guān)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(chuàng)始人之一。

進一步展開講,架構(gòu)的目標是用于管理復(fù)雜性、易變性和不確定性,以確保在長期的系統(tǒng)演化過程中,一部分架構(gòu)的變化不會對架構(gòu)的其它部分產(chǎn)生不必要的負面影響。這樣做可以確保業(yè)務(wù)和研發(fā)效率的敏捷,讓應(yīng)用的易變部分能夠頻繁地變化,對應(yīng)用的其它部分的影響盡可能的小。

我剛?cè)胲浖_發(fā)這個行業(yè)之初,談的架構(gòu)主要是性能,高可用等等?,F(xiàn)在,見過無數(shù)遺留系統(tǒng),特別是國內(nèi)企業(yè)IT的現(xiàn)狀,無數(shù)高耦合的遺留系統(tǒng),不良的架構(gòu)像手銬一樣牢牢地限制住業(yè)務(wù),升級替換成本非常巨大, 所以我更加關(guān)注可理解,可維護性,可擴展性,成本 。我想補充一句,創(chuàng)業(yè)公司創(chuàng)業(yè)之初獲得好的架構(gòu)師或技術(shù)CTO非常重要。

架構(gòu)的迭代和演化性

我是屬于老一代的架構(gòu)師,99年參加工作。職業(yè)初學(xué)了很多RUP,統(tǒng)一軟件過程的理念。RUP的理念對我的架構(gòu)有很深的影響,RUP總結(jié)起來就是三個特點:

用例和風(fēng)險驅(qū)動Use Case and risk driven

架構(gòu)中心Architecture centric

迭代和增量Iterative and incremental

RUP很注重架構(gòu),提倡以架構(gòu)和風(fēng)險驅(qū)動,項目開始一定要做端到端的原型(prototype);通過壓測驗證架構(gòu)可行性,然后在原型基礎(chǔ)上持續(xù)迭代和增量式開發(fā),開發(fā)->測試->調(diào)整架構(gòu)->開發(fā),循環(huán),如下圖所示:

從上圖可以看出架構(gòu)師要盡可能寫代碼,做測試,紙上談兵式做架構(gòu)而后丟給團隊的作法非常不靠譜(除非是已經(jīng)非常清晰成熟的領(lǐng)域)。另外,做技術(shù)架構(gòu)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(gòu)的演化和迭代性,這種傾向易造產(chǎn)品和用戶之間不能形成有效快速的反饋,產(chǎn)品不滿足最終用戶需求,繼續(xù)看下面兩個圖:

第一個圖是講最小可用產(chǎn)品(Minimum Viable Product, MVP)理念,做出最小可用產(chǎn)品,盡快丟給用戶試用,快速獲取客戶反饋,在此基礎(chǔ)上不斷迭代和演化架構(gòu)和產(chǎn)品。

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

注意,在系統(tǒng)真正地投入生產(chǎn)使用之前,再好的架構(gòu)都只是假設(shè),產(chǎn)品越晚被使用者使用,失敗的成本和風(fēng)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(chǎn)品,能有效地減少失敗的成本和風(fēng)險。

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

構(gòu)建閉環(huán)反饋架構(gòu)

先分享一個鏈接,這幾年對我架構(gòu)影響最深的一篇文章。這篇文章是關(guān)于DevOps的,但對系統(tǒng)架構(gòu)同樣適用:

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

這篇文章講述了企業(yè)通向DevOps的三條必經(jīng)之路,我們來看看這三條道路對架構(gòu)師的啟示。


第一條道路,系統(tǒng)思維,開發(fā)驅(qū)動的組織機體,其能力不是制作軟件,而是持續(xù)的交付客戶價值,架構(gòu)師需要有全局視角和系統(tǒng)思維(System Thinking),深入理解整個價值交付鏈,從業(yè)務(wù)需求、研發(fā)、測試、集成,到部署運維,這條價值鏈的效率并不依賴于單個或者幾個環(huán)節(jié),局部優(yōu)化的結(jié)果往往是全局受損,架構(gòu)師要站在系統(tǒng)高度去優(yōu)化整個價值交付鏈,讓企業(yè)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(huán),任何過程改進的目標都是加強和縮短反饋環(huán)。剛?cè)胄械墓こ處煟彩侵袊鴮W(xué)生的普遍問題,就是生產(chǎn)運維意識不足(監(jiān)控是系統(tǒng)反饋的重要環(huán)節(jié))。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你測量什么,就得到什么

沒有監(jiān)控或者監(jiān)控不完善的系統(tǒng)相當(dāng)于裸奔,開車上高速無儀表盤。有一篇很不錯的關(guān)于測量驅(qū)動開發(fā)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(qū)動開發(fā)的理念,即所謂MDD,在系統(tǒng),應(yīng)用和業(yè)務(wù)三個層次,通過三級監(jiān)控,構(gòu)建三個反饋環(huán),在監(jiān)控測量基礎(chǔ)上持續(xù)改進系統(tǒng)和架構(gòu),我最近也在參考這個理念設(shè)計一個電商平臺的技術(shù)架構(gòu),見下圖:

這是一個電商平臺的架構(gòu),整個體現(xiàn)了閉環(huán)架構(gòu)的思想,右側(cè)是整個平臺的反饋監(jiān)控環(huán)節(jié)。具體如下:

系統(tǒng)層監(jiān)控計算網(wǎng)絡(luò)存儲,構(gòu)建系統(tǒng)層的反饋環(huán)

應(yīng)用服務(wù)層,監(jiān)控業(yè)務(wù)、應(yīng)用、服務(wù),甚至整個研發(fā)流程,構(gòu)建應(yīng)用和服務(wù)層的反饋環(huán)

客戶體驗層,監(jiān)控端用戶和分析網(wǎng)站用戶的行為,構(gòu)建和客戶的反饋環(huán)

下面這個圖展示了系統(tǒng)提升和改進的一般方法:

收集->測量->調(diào)整->閉環(huán)重復(fù),在有測量數(shù)據(jù)和反饋的基礎(chǔ)上,系統(tǒng)、應(yīng)用、流程和客戶體驗才有可能獲得持續(xù)的提升和改善,否則沒有數(shù)據(jù)的所謂改進只能靠拍腦袋或者說猜測。

第三條道路,鼓勵勇于承擔(dān)責(zé)任,冒險試錯和持續(xù)提升的文化。這點是最難的,一般和企業(yè)人才密度有關(guān)。工具,技術(shù),流程只是一個公司的冰山浮出水面的部分,而真正對企業(yè)效能影響大的則是冰山水下的部分,即企業(yè)的人和文化,架構(gòu)師作為技術(shù)和架構(gòu)的布道者,有責(zé)任義務(wù)鼓勵和推動試錯文化。

架構(gòu)師要深入領(lǐng)會這三條道路,關(guān)注整個價值交付鏈的效率,關(guān)注每個環(huán)節(jié)的閉環(huán)反饋,鼓勵和推動公司的試錯文化,打造全系統(tǒng)的閉環(huán)架構(gòu)(Architecting for closed loop feedback),提升整個系統(tǒng)效能。下圖的DevOps和每日交付是每一個互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)架構(gòu)師的夢想和努力的方向。

談?wù)勎⒎?wù)架構(gòu)

微服務(wù)我想大家都聽得很多了,我本人也非常關(guān)注和推崇微服務(wù),從技術(shù)角度講,我認為微服務(wù)主要體現(xiàn)的是單一職責(zé)和關(guān)注分離的思想,從單進程模塊化進一步拓展到跨進程分布式的模塊化。微服務(wù)是獨立的開發(fā)、測試、部署和升級單元,正如我在第一點架構(gòu)定義中提到的,微服務(wù)中每個服務(wù)可以獨立演變,它的cost of change比較小,整體架構(gòu)比較靈活,是一種支持創(chuàng)新的演化式架構(gòu)。

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

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

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

這個圖講什么時候該引入微服務(wù)。微服務(wù)有額外成本的,需要搭建框架、發(fā)布、監(jiān)控等基礎(chǔ)設(shè)施。初創(chuàng)和小規(guī)模團隊不建議采用。主要決定是因素系統(tǒng)復(fù)雜性和團隊規(guī)模,當(dāng)?shù)竭_一個點,單塊架構(gòu)嚴重影響效率才考慮 。另外補充一點,微服務(wù)更多是關(guān)于組織和團隊,而不是技術(shù)。

架構(gòu)和組織文化關(guān)系

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(shè)計系統(tǒng)的組織,其產(chǎn)生的設(shè)計和架構(gòu)等價于組織間的溝通結(jié)構(gòu)。 )

從單塊架構(gòu)到微服務(wù)架構(gòu)是這個定律的很好體現(xiàn)。

團隊是分布式的,系統(tǒng)架構(gòu)是單塊的,開發(fā),測試,部署協(xié)調(diào)溝通成本大,嚴重影響效率,嚴重時團隊之間還容易起沖突。

將單塊架構(gòu)解耦成微服務(wù),每個團隊開發(fā),測試和發(fā)布自己負責(zé)的微服務(wù),互不干擾,系統(tǒng)效率得到提升。

可見,組織和系統(tǒng)架構(gòu)之間有一個映射關(guān)系(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(jié)構(gòu)和文化結(jié)構(gòu)不支持,你也無法成功建立高效的系統(tǒng)架構(gòu),例如集中式和嚴格職能(業(yè)務(wù), Dev, QA, Deployment, Ops)的企業(yè),很難推行微服務(wù)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于局部優(yōu)化(local optimization),無法形成有效的合作和閉環(huán)。

反過來也是成立的,如果你的系統(tǒng)設(shè)計或者架構(gòu)不支持,那么你就無法成功建立一個有效的組織;作為系統(tǒng)架構(gòu)師,一定要深入領(lǐng)會康威定律,設(shè)計系統(tǒng)架構(gòu)之前,先看清組織結(jié)構(gòu),也要看組織文化(民主合作式,集權(quán)式,叢林法則式,人才密度),再根據(jù)情況調(diào)整系統(tǒng)架構(gòu)或者組織架構(gòu)。

架構(gòu)師心態(tài)和軟技能

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

如果一位具有相當(dāng)聰明才智的人跟我意見不同,那么對方的主張必有我尚未體會的奧秘,值得加以了解。與人合作最重要的是,重視不同個體的不同心理、情緒與智能,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,要有分歧才有收獲。

另外再推薦一個本書《軟件架構(gòu)師的12項修煉》,這書中三個觀點很值得每個架構(gòu)師學(xué)習(xí)領(lǐng)會:

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

choosing relationship over correctness ,注重關(guān)系重于誰對誰錯

架構(gòu)的政治性,在中大型公司里工作的架構(gòu)師尤其要學(xué)習(xí)

政治指的是和他人協(xié)作將事情搞定的藝術(shù),架構(gòu)是一種社交活動,在技術(shù)的世界里,個人主義很容易被打敗,即使你的目的是好的技術(shù)是最優(yōu)的,技術(shù)決策是政治決策(technical decisions are political decisions),一個技術(shù)產(chǎn)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(yè)務(wù)套上了一副手銬。

架構(gòu)師如何提升?實戰(zhàn),實戰(zhàn),實戰(zhàn)!規(guī)劃職業(yè),找好的團隊和項目,總結(jié)分享,學(xué)習(xí)GitHub開源項目,盡可能參與和開創(chuàng)自己的開源項目和產(chǎn)品,并長期積累。

我對一些架構(gòu)師爭議主題的看法

主要爭議是兩個話題:

技術(shù)和業(yè)務(wù)的關(guān)系。

架構(gòu)師要寫代碼嗎?

架構(gòu)師怎么回答這類問題?一個成熟架構(gòu)師的口頭禪:視情況而定,不一定,是也不是,it depends。技術(shù)和業(yè)務(wù),架構(gòu)師要理解業(yè)務(wù)嗎?看產(chǎn)品和客戶,如果是業(yè)務(wù)性產(chǎn)品,肯定要理解業(yè)務(wù),如果是技術(shù)型產(chǎn)品,就不一定。

架構(gòu)師要寫代碼?也不一定,個人覺得盡可能要寫,如果你寫過十年以上代碼了,每年不少于2萬行,都玩通了,可以不寫。另外架構(gòu)師如果寫代碼,要把控度,不要一頭鉆入代碼,花大量時間解決細節(jié)和復(fù)雜性問題,忽視全局和系統(tǒng)性問題。

最后

我想說中國現(xiàn)在的互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展趨勢很好,越來越多的人加入架構(gòu)師這個行業(yè),這個行業(yè)正在“萬物生長”。 但是我們現(xiàn)在還沒有馬丁福勒,adrian cockcroft這樣的架構(gòu)牛人物,我輩需不斷努力,期待中國10~20年后出現(xiàn)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,并對起點有首次般的認識。

主人公介紹

具有超過10年的互聯(lián)網(wǎng)分布式系統(tǒng)研發(fā)和架構(gòu)經(jīng)驗,曾先后就職于:eBay中國研發(fā)中心(eBay CDC),任資深研發(fā)工程師,參與億貝開放API平臺研發(fā),攜程旅游網(wǎng)(Ctrip),任技術(shù)研發(fā)總監(jiān),主導(dǎo)攜程大規(guī)模SOA體系建設(shè),唯品會(VIPShop),任資深云平臺架構(gòu)師,負責(zé)容器PaaS平臺的調(diào)研和架構(gòu),目前就職于法國LVMH集團中國區(qū)的垂直電商部門,任職電商首席架構(gòu)師,幫助傳統(tǒng)IT向互聯(lián)網(wǎng)轉(zhuǎn)型。

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