系统架构设计师(System Architecture Designer)是项目开发活动中的关键角色之一。系统架构是系统的一种整体的高层次的结构表示,是系统的骨架和根基,其决定了系统的健壮性和生命周期的长短。
系统架构设计师(系统架构设计器)是项目开发活动中的关键角色之一。系统架构是系统的一种整体的高层次的结构表示,是系统的骨架和根基,其决定了系统的健壮性和生命周期的长短.本章首先从架构定义、发展历程、典型架构和未来发展等方面概要说明,给读者建立一个架构的整体概念;然后对系统架构设计师的定义、职责、范围和工作内容等进行讲解,并说明了对于一名合格的系统架构设计师的要求。
自1946年世界上第一台计算机诞生,对人类的计算工具产生了革命性变革。冯诺依曼提出了计算机由运算器,控制器,存储器,输入和输出设备五部分组成,计算机的内部采用二进制。
计算机是全球信息化发展的核心载体,随着各种基础技术突飞猛进的发展,信息系统的规模越来越大、复杂程度越来越高、系统的结构显得越来越重要。如果在搭建系统时未能设计出优良的结构,势必对系统的可靠性、安全性、可移植性、可扩展性、可用性和可维护性等方面产生重大影响。
因此,系统架构(System Architecture)是系统的一种整体的高层次的结构表示,是系统的骨架和根基,也决定了系统的健壮性和生命周期的长短。
系统架构设计师是承担系统架构设计的核心角色,他不仅是连接用户需求和系统进一步设计与实现的桥梁,也是系统开发早期阶段质量保证的关键角色。随着系统规模和复杂性的提升,系统架构设计师在整个项目研制中的主导地位愈加重要。
可以说,系统架构师就是项目的总设计师,他是一个既需要掌控整体又需要洞悉局部瓶颈,并依据具体的业务场景给出解决方案的总体设计人员;他要确认和评估系统需求,给出开发规范,搭建系统实现的核心构架,并澄清技术细节、扫清主要难点的技术人员;他要掌握技术团队的能力需要,给出项目管理方法,采用合适生命周期模型,具备以自身为核心形成团队的能力,并在项目进度计划和经费分配等方面开展评估,以预防项目风险。
这里的架构(Architecture)定义来源于IEEE 1471-2000:“IEEE's Recommand Practice forArchitectural Description of Software-Intensive Systems.”标准,本标准主要针对软件密集系统进行了架构描述,其对架构定义如下: 这里的架构(体系结构)ieee 1471-2000:“ieee对软件密集型系统体系结构描述的推荐和实践”。
标准,本标准主要针对软件密集系统进行了架构描述,其对架构定义如下:
- 架构是体现在组件中的一个系统的基本组织、它们彼此的关系与环境的关系及指导它的设计和发展的原则。
- 系统是组织起来完成某一特定功能或一组功能的组件集。系统这个术语包括了单独的应用程序、传统意义上的系统、子系统、系统之系统、产品线、整个企业及感兴趣的其他集合。系统用于完成其环境中的一个或多个任务。
- 环境或者上下文决定了对这个系统的开发、运作、政策以及会对系统造成其他影响的环境和设置。
- 任务是由一个或者多个利益相关者通过系统达到一些目标的系统的一个用途或操作。
系统架构设计的作用主要包含以下几点:
- 解决相对复杂的需求分析问题;
- 解决非功能属性在系统占据重要位置的设计问题;
- 解决生命周期长、扩展性需求高的系统整体结构问题;
- 解决系统基于组件需要的集成问题;
- 解决业务流程再造难的问题。
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。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进行通信。分层架构通常明确约定软件一定要分成多少层,但是,最常见的是四层结构,如下图所示。
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)是通过事件进行通信的软件架构,它分成四个部分,如下图所示。
微核架构(Microkernel Architecture)又称为插件架构(Plug-in Architecture),是指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,如下图所示。
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。
微服务架构(Microservices Architecture)是服务导向架构(Service-Oriented Architecture,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,如下图所示。
微服务的三种实现模式:
云架构(Cloud Architecture)主要解决扩展性和并发的问题,是最容易扩展的架构。
它的高扩展性体现在将数据都复制到内存中,变成可复制的内存数据单元,然后将业务处理能力封装成一个个处理单元(Processing Unit)。若访问量增加,就新建处理单元;若访问量减少,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,需要进行数据持久化。
云架构主要分成两部分:处理单元(Processing Unit)和虚拟中间件(Virtualized Middleware),如下图所示。
(1)处理单元:实现业务逻辑。
(2)虚拟中间件:负责通信、保持会话控制(sessions)、数据复制、分布式处理和处理单元的部署。
这里,虚拟中间件又包含四个组件:
主要分为四种:结构模型,框架模型,动态模型,过程模型。
软件架构发展至今,已随着信息技术的广泛应用而成为各个领域的关键技术能力。
概括来讲,软件架构风格在实践中已被反复使用,不同的架构风格具有各自的优缺点和应用场景,比如
而对于现代大型软件,很少使用单一的架构风格进行设计与开发,而是混合多种风格,从不同视角描述大型软件系统的能力,并可保证软件系统的可靠性、可扩展性、可维护性等非功能属性的正确描述。
架构设计师综合的知识能力结构主要包括10个方面。
(1)战略规划能力。
(2)业务流程建模能力。
(3)信息数据架构能力。
(4)技术架构设计和实现能力。
(5)应用系统架构的解决和实现能力。
(6)基础IT知识及基础设施、资源调配的能力。
(7)信息安全技术支持与管理保障能力。
(8)IT审计、治理与基本需求的分析和获取能力。
(9)面向软件系统可靠性与系统生命周期的质量保障服务能力。
(10)对新技术与新概念的理解、掌握和分析能力。
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