软件架构深度解读:含义与类型剖析

架构类型:分布式、SOA架构、单体式。


分布式架构

分布式应用架构中,相互独立,代码独立开发,独立部署,通过API接口互相通信。通讯协议一般使用HTTP,数据格式是JSON(是一种轻量级的数据交换格式),应用集成方式比较简化。

优点: 应用内部高内聚,独立开发、测试和部署,应用之间松耦合,业务边界清晰,业务依赖明确,支持大项目并行开发。

缺点: API接口需求变化,应用就需要重新部署,通信可靠性和数据的封装性相对于进程内调用比较差。


SOA架构[现在也流程SAAS服务模式架构也称云架构]

SOA也是分布式应用架构一种。

SOA架构提供配套的服务治理,包括服务注册、服务路由、服务授权、服务降级、服务监控等等。


SOA架构既体现业务的拆分,又体现业务的整合,更多地从业务整体上考虑系统拆分。

优点:以服务层为主,聚焦核心业务,同时以提供整个系统共享,服务作为独立的应用,独立部署,接口清晰,很容易做自动化测试和部署,服务是无状态的,很容易做水平扩展;通过容器虚拟化技术,实现故障隔离和资源高效利用。

缺点:系统依赖复杂,给开发/测试/部署带来不便,分布式数据一致性和分布式事务支持困难,一般通过最终一致性简化解决。


单体式应用

系统只有一个应用、打包成一个应用;部署在一台机器;在一个DB里存储数据.


单体式应用采用分层架构,一般为表示层、业务层、数据访问层、DB层,表示层负责用户体验,业务层负责业务逻辑,数据访问层负责DB层的数据存取

优点:开发、编译、调试一站式、一个应用程序包含所有功能点,容易测试和部署

缺点:系统逐渐庞大时,代码复杂度高,难以维护,应用扩展水平低,业务和模块职责区分不清晰。

软件架构



软件架构


一、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。

微服务架构



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。

事件驱动架构

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。

事件驱动架构


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、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。

分层架构


优点

1、结构简单,容易理解和开发。

2、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

3、每一层都可以独立测试,其他层的接口通过模拟解决


缺点

1、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

2、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

3、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。



五、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。

优点

1、良好的功能延伸性(extensibility),需要什么功能,开发一个插件即可

2、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,

3、可定制性高,适应不同的开发需要

4、可以渐进式地开发,逐步增加功能


缺点

1、扩展性(scalability)差,内核通常是一个独立单元,不容易做成分布式

2、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。



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。

云架构



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