軟件架構設計分層模型和構圖思考
架構思維概述
架構設計中有兩個重點,一個是分解,一個是集成。
分解是最基礎的,架構的重點就是要對復雜問題進行分而治之,同時保證分解后的各個部分還能夠高內聚,松耦合,最終又集成為一個完整的整體。分解核心是定義問題,因此架構首先仍然需要理解清楚需求。
集成是配合分解完成的動作,最終分解完成的各個組件或子系統(tǒng),通過合適的接口設計,最終還能夠集成為一個完整的整體,分解僅僅是加速開發(fā)和降低問題復雜度,如果分解后的內容無法集成在一起,那么分解就沒有任何意義。
分解+集成可以理解為架構最核心的思考方式和方法。
在分解完成后,一個大的系統(tǒng)已經拆分為了諸多的小模塊,或者一個小模塊實現(xiàn)本身又分為了多個步驟階段。那么零散的節(jié)點必須向上匯集和歸納,形成一個完整的架構。
而這個架構的形成要給關鍵就是要又分層思維。架構分層是談架構絕對繞不開的一個點,通過架構分層可以更好地全面理解業(yè)務系統(tǒng)或功能實現(xiàn)。
云平臺三層架構:資源-平臺-應用
對于資源層從物理資源,再到虛擬化邏輯資源,從虛擬機到現(xiàn)在更加輕量的容器資源。而對于平臺層原來只談技術平臺,但是當前又進一步拆分出業(yè)務平臺,也可以理解成當前說得比較多的中臺層。
問題1:數(shù)據(jù)庫和數(shù)據(jù)層
在構建一個完整的總體架構的時候,實際上沒有數(shù)據(jù)層這個概念,數(shù)據(jù)層是在表達單個應用系統(tǒng)的分層架構實現(xiàn)的時候才會出現(xiàn)的內容。
在總架構圖里面把類似結構化數(shù)據(jù)庫,非結構化數(shù)據(jù)等全部列出單獨一層這個也不對,這個應該是在技術架構里面體現(xiàn)。
還有一種是單獨分出一個數(shù)據(jù)層,將大的公共基礎數(shù)據(jù)列出,比如上面談的智慧城市架構圖。如果這些基礎數(shù)據(jù)存在共性能力朝上提供,那么可以歸納到PaaS平臺層,在PaaS平臺層單獨分出一個數(shù)據(jù)平臺域來進行體現(xiàn)。
問題2:服務層和服務
在構建整體架構的時候可以單獨出一個能力開放平臺或服務層,但是不用體現(xiàn)具體有哪些業(yè)務服務能力。因為單獨出業(yè)務服務能力本質已經屬于應用層內容,即應用又細化拆分為了業(yè)務中臺和前臺應用,中間銜接的服務。我們可以參考網上的另外一個構圖,如下:
這個構圖既不像云平臺中的分層架構,也不像應用功能實現(xiàn)中的分層架構。實際可以看到如果體現(xiàn)單獨的支撐層,支撐層已經類似現(xiàn)在經常說到的業(yè)務中臺和能力提供。
那么整個架構應該為 技術平臺+中臺+應用 方式來進行構圖。
SOA分層:組件-服務-流程
對于SOA架構分層,重點要體現(xiàn)的就是服務,對于組件本身是屬于邏輯資源層的概念,而對于服務則是資源對外暴露的能力抽象。
在上圖中結合了云和SOA兩種架構融合在一起,對于上圖中的服務層實際可以理解為組件資源層和服務接口層的融合。更好的構圖方式應該是拆分為標準的中臺資源層-服務層-應用層。
云和SOA架構融合
注意對于云分層架構重點強調的是基礎設施,平臺和應用三層架構。而對于SOA架構強調的是資源,服務和應用三層。而對于對于傳統(tǒng)的應用系統(tǒng)的構建一般又包括了IT基礎設施,技術平臺,數(shù)據(jù)庫,中間件和應用。再到應用系統(tǒng)本身的分層架構可能又是標準的三層架構模式等。
這些架構分層方法都幫助我們進一步融合分層架構模式。
架構分層有很多方法,包括基礎設施層,平臺層,組件層,支撐層,服務層,應用層,數(shù)據(jù)層,展現(xiàn)層等。多種分發(fā)導致分層模型反而出現(xiàn)歧義和模糊。
在這里我們從技術架構和應用架構兩個層面來談,技術架構沿用云計算的三層模型;而對于應用架構則采用eTOM模型標準的資源,服務,應用三層模型。那么兩種分層架構模型的融合則是一個完整的云和SOA融合的分層架構模型。
即云計算的三層中,每一個層次本身又可以進一步拆分為資源,服務和應用三層。
拿IaaS層來說,最底層的物理資源虛擬機等是屬于資源層內容,通過IaaS層資源能力提供API接口作為技術服務進行能力開放,即是服務層;最終基于資源能力,構建了一個公有云的面向公眾的運營服務平臺,本身又屬于應用層的內容。而對于SaaS層,則底層的業(yè)務組件是資源,抽象的API接口是服務層,最終的前端業(yè)務或流程是應用功能實現(xiàn)。
應用架構分層
領域驅動設計在經典三層架構的基礎上做了進一步改良,在用戶界面層與業(yè)務邏輯層之間引入了新的一層,即應用層(Application Layer)。同時,一些層次的命名也發(fā)生了變化。將業(yè)務邏輯層更名為領域層自然是題中應有之義,而將數(shù)據(jù)訪問層更名為基礎設施層(Infrastructure Layer),則突破了之前數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的限制,擴大了這個負責封裝技術復雜度的基礎層次的內涵。
領域層和業(yè)務邏輯層
在領域建模的一個核心是領域模型,領域模型不再是一個個獨立的數(shù)據(jù)庫表或數(shù)據(jù)對象,而是一個業(yè)務對象或領域對象。因此領域層是面向領域對象而設計實現(xiàn),而業(yè)務規(guī)則能力本身也是屬于領域對象對外提供的能力接口。即業(yè)務規(guī)則本身也是領域對象暴露的能力。
傳統(tǒng)業(yè)務邏輯層實現(xiàn)往往是一個數(shù)據(jù)對象對應一個DAO,一個Service和一個Interface。而領域模型下DAO可以是分開的,但是Service邏輯層往往則更多應該按領域模型思路對DAO層的能力進行組裝和聚合。
在我原來理解里面,領域層提供領域模型和領域服務能力接口,而應用層更多的是對領域層多個領域對象模型提供的服務能力進一步進行組裝和編排,然后再暴露給前端應用。
談到應用層的概念,實際上可以理解為前端應用中存在的共性能力的進一步下沉。即應用本身只是用戶業(yè)務功能實現(xiàn)的承載,但是這個功能的實現(xiàn)可以通過多種前端展現(xiàn)形式,比如傳統(tǒng)的CS桌面應用,BS應用,或手機端APP。
在電商里面,一個商品訂購就是一個獨立的應用,用戶可以在APP完成,也可以在BS端完成,但是不論在哪里完成最終應用層提供的能力都應該一樣。比如完成一個商品訂購需要同時和底層的訂單,庫存,支付多個服務進行交付和協(xié)同。那么這個邏輯顯然不適合同時在BS端應用和APP端應用中進行重復編寫和開發(fā)。那么這個內容就應該在應用層實現(xiàn)。
如果回到微服務和中臺架構下,這個應用層拆分更加必要,即通過應用層來下沉共性的服務組合和組裝邏輯,這個邏輯和協(xié)同不應該屬于任何一個前端應用。
界面層還是接口層
在開發(fā)一個聚合能力的中臺微服務模塊的時候,可以看到這個微服務模塊本身并沒有界面展現(xiàn)層,那么該微服務的最上層僅僅是提供API接口的接口服務層。
該API接口服務能力既可以提供給APP前端,也可以提供給BS端使用。
軟件技術架構分層
軟件技術架構構圖,分層仍然可以沿用軟件三層分層模型,重點是說明清楚各層用到的關鍵技術組件或技術服務能力。比如軟件開發(fā)三層模型的技術架構分層如下:
如果本身就是一個技術平臺,類似大數(shù)據(jù)平臺,那么我們在整體構圖的時候仍然需要考慮先進行分層,再詳細說明每層里面的技術內容。
技術架構重點需要回答的就是你在進行軟件架構設計過程中,究竟會用到哪些關鍵技術,哪些開源產品或工具等??梢约毣骄唧w的技術產品,也可以僅細化到產品類型。
比如消息中間件,你可以細化到采用RabbitMQ,也可以在技術架構中只體現(xiàn)采用消息中間件。
技術架構和軟件功能分層架構唯一相同的就是分層,技術架構在各個分層里面都沒有具體的業(yè)務功能點和實現(xiàn)內容,僅僅是關鍵技術點說明。
單個應用功能架構
注意應用功能架構完全是重點描述應用系統(tǒng)具備哪些功能,一個功能究竟是采用什么三層技術架構實現(xiàn)并不用關心。因此功能架構不應該體現(xiàn)數(shù)據(jù)層,邏輯層,技術點這些內容。
那么對于一個應用系統(tǒng)的功能如何分層?
我們可以參考業(yè)務分層分類,將業(yè)務分為基礎支撐層,執(zhí)行層,決策管理層。這樣基本的分層模式就出來了,基于該方式可以完成一個功能架構構圖。
對于單個應用來說一般不會自身有云平臺,PaaS平臺這類概念。但是單個應用構建一定存在共性技術支撐平臺能力,比如有自己的流程管理,各自共性技術功能組件等。因此單應用構建還可以采用基礎技術支撐層+應用層+門戶層的方式進行構圖。
架構圖的分層構圖邏輯
在前面基本給出了不同類型的架構圖的核心分層邏輯,可以看到在畫架構圖的時候盡量不要混合使用不同場景下的構圖方式,否則就導致整體架構圖混亂。
在畫整體架構的時候一般需要重點參考云三層架構,SOA三層架構的構圖模式進行構圖。而在細化到某一個應用系統(tǒng)的時候,仍然還需要分清是構建技術架構圖還是功能架構圖,兩者本身的分層邏輯也存在很大的差別而不能混用。
架構圖的構圖邏輯
要完成一個完整的架構圖構圖,可以先拆分為兩邊+中間。兩邊一般是放具體的標準,規(guī)范等,比如安全管理,質量管理,技術標準規(guī)范,開發(fā)運維規(guī)范等。
中間即是重點需要考慮進行分層構建的地方。
在前面也談到了中間部分重點參考云計算和SOA的架構分層邏輯。一般來說核心的還是資源層,平臺層,應用層,門戶層。而對于應用層本身又可以考慮業(yè)務域進一步拆分,或者根據(jù)價值鏈或業(yè)務生命周期拆分為多個階段域再展開描述。
在云和SOA下,更加強調平臺+應用構建模式。