架構(gòu)設(shè)計(jì)與架構(gòu)師

林仕鼎：架構(gòu)設(shè)計(jì)與架構(gòu)師發(fā)表于14小時(shí)前|1454次閱讀|來(lái)源CSDN|1條評(píng)論|作者包研架構(gòu)師林仕鼎百度云計(jì)算大會(huì)第五屆云計(jì)算大會(huì)講師秀摘要:他自稱(chēng)“西二旗跨界架構(gòu)師”，又戴上了百度基礎(chǔ)體系首席架構(gòu)師的封號(hào)，喜歡在微博和博客上討論技術(shù)、詩(shī)歌和社會(huì)熱點(diǎn)，他是林仕鼎。他在博客中分享了《系統(tǒng)架構(gòu)領(lǐng)域的一些學(xué)習(xí)材料》，不斷對(duì)架構(gòu)師這份工作做著總結(jié)。【CSDN綜合】林仕鼎自稱(chēng)是個(gè)“喜歡厘清概念的人”，在他的博客、CSDN舉行的TUP活動(dòng)中以及QCon中一次一次進(jìn)行了剖析。架構(gòu)是什么？代碼=算法+數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)軟件=代碼+架構(gòu)1_ ILi_>JlJ.J-JLIL￥系統(tǒng)=軟件+資源Multiplexing林仕鼎在博客中寫(xiě)道，系統(tǒng)架構(gòu)是一個(gè)工程和研究相結(jié)合的領(lǐng)域，既注重實(shí)踐又依賴(lài)?yán)碚撝笇?dǎo)，入門(mén)容易但精通很難，有時(shí)候還要講點(diǎn)悟性，很具有“偽科學(xué)”的特征。要在此領(lǐng)域進(jìn)階，除了要不斷設(shè)計(jì)并搭建實(shí)際系統(tǒng)，也要注意方法論和設(shè)計(jì)理念的學(xué)習(xí)和提煉。對(duì)于工程師來(lái)說(shuō)，到一定階段后往往會(huì)遇到成長(zhǎng)瓶頸。要突破此瓶頸，需要在所屬技術(shù)領(lǐng)域更深入學(xué)習(xí)，了解本領(lǐng)域的問(wèn)題本質(zhì)、方法論與設(shè)計(jì)理念、發(fā)展歷史等。架構(gòu)是一種組織方式結(jié)構(gòu) 交互方式Model Pattern發(fā)布與部署形態(tài)Library（嵌入、被動(dòng)）Runtime（嵌入、主鬲）Platform（獨(dú)立、多實(shí)例）Service（曜一實(shí)例）架構(gòu)（architecture）這個(gè)概念確實(shí)不好定義。首先，它很虛，不像代碼可以用源文件“自證”。其次，它很泛，好像跟什么都相關(guān)，開(kāi)發(fā)、測(cè)試、部署甚至運(yùn)營(yíng)等各階段都有其影子。然后，它好像還在變，在計(jì)算機(jī)發(fā)展的各個(gè)階段（Mainframe/PC/Cloud）都感覺(jué)不太一樣。而且，在不同的領(lǐng)域也都有不同的反映。所以，一千個(gè)人心中有一千個(gè)哈姆雷特，一千個(gè)工程帥眼里也能有一千種架構(gòu)。以建筑為例，設(shè)計(jì)師想方案，建筑師出圖紙，工人施工同時(shí)項(xiàng)目管理貫穿始終，那圖紙就是架構(gòu)。如果說(shuō)到烤鴨，骨頭和肉是代碼，鴨架子就是架構(gòu)，而過(guò)程管理將其變成烤鴨。如果要更正式點(diǎn)定義，架構(gòu)就是model和pattern，從而把code串成system。而其中最重要的就是designprinciples（設(shè)計(jì)原則），即為什么這個(gè)問(wèn)題要用這個(gè)而非那個(gè)。更文藝點(diǎn)，再結(jié)合點(diǎn)美學(xué)，也可以叫作designphilosophy（設(shè)計(jì)哲學(xué)或理念）。然后我們來(lái)看什么是model和pattern，這兩個(gè)具體的定義我還沒(méi)想出來(lái)。先說(shuō)一下比較，model偏宏觀，而pattern偏微觀；model重抽象描述，而pattern重具體實(shí)現(xiàn)。比如，你的系統(tǒng)有一個(gè)服務(wù)端和一個(gè)客戶端，那么client/server就是model，而client與server之間的交互方式則是pattern，比如RPC/message、同步/異步，比如用滑動(dòng)窗口來(lái)組織請(qǐng)求與應(yīng)答等等。當(dāng)然，這和系統(tǒng)的尺度有關(guān)。如果你zoomin到服務(wù)端，此時(shí)的model可能就是模塊的組織關(guān)系，而pattern則是調(diào)用方式，比如用functioncall還是event等。存儲(chǔ)?結(jié)構(gòu)?數(shù)據(jù)特點(diǎn)_OFileOMutableorNot0ObjectSize0Thble0DataLayout?訪問(wèn)模式?“實(shí)時(shí)性”0實(shí)時(shí)讀寫(xiě)0Realtimeness0批量寫(xiě)*實(shí)時(shí)讀OFreshnessO流式讀OConsistencyOScan/RangeQuery具體到領(lǐng)域上，我覺(jué)得主要有三類(lèi)架構(gòu)問(wèn)題（不包括硬件）：?軟件架構(gòu)，其典型用例是企業(yè)級(jí)軟件，通過(guò)合理的功能抽象，提取出公共組件和通用流程，進(jìn)行最大化的功能復(fù)用（reuse）。我稱(chēng)其為軟件的可維護(hù)性問(wèn)題。?系統(tǒng)架構(gòu)，其巔峰是OS，重點(diǎn)是解決資源的分配與復(fù)用（multiplexing）。?大規(guī)模分布式架構(gòu)，主要應(yīng)用在Cloud中，重點(diǎn)是大規(guī)模系統(tǒng)的資源整合、快速交付和運(yùn)維問(wèn)題。那為什么架構(gòu)會(huì)很泛又多變呢？這就牽扯到開(kāi)發(fā)過(guò)程了。我們?cè)僖胍粋€(gè)方法論（methodology）的概念。傳統(tǒng)軟件工程那一套不必說(shuō)了，互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)常用迭代式的開(kāi)發(fā)方法（現(xiàn)在又叫敏捷），這就是方法論。我個(gè)人的做法通常有三種：divideandconquer，modelinganditerate，back-of-envelopcalculationandsimulation，按問(wèn)題的規(guī)模、難易程度、熟悉程度、項(xiàng)目的組織方式等等選擇不同做法。存儲(chǔ)和分布式林仕鼎認(rèn)為程序組織非常重要，對(duì)于存儲(chǔ)這部分來(lái)說(shuō)，它需要考慮包括結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)特點(diǎn)、訪問(wèn)模式、接口性質(zhì)四大方面的問(wèn)題。林仕鼎對(duì)這四大方面的問(wèn)題作了詳細(xì)闡述，指出每一個(gè)問(wèn)題都面臨若干選擇，比如結(jié)構(gòu)問(wèn)題就有:File、Object、Table的選擇，然后在同樣一個(gè)結(jié)構(gòu)中，還要面臨是實(shí)時(shí)讀寫(xiě)、批量寫(xiě)實(shí)時(shí)讀之類(lèi)的訪問(wèn)模式的選擇，接下來(lái)不同訪問(wèn)模式對(duì)系統(tǒng)帶來(lái)的影響，數(shù)據(jù)大小的分布、布局等。林仕鼎表示，正是因?yàn)橛羞@么多因素的影響，導(dǎo)致開(kāi)發(fā)者在設(shè)計(jì)系統(tǒng)時(shí)，必需要考慮很多方面。只有在全面掌握這些信息的情況下，才能設(shè)計(jì)出符合實(shí)際要求的系統(tǒng)。存儲(chǔ)帶來(lái)的一些矛盾包括：延遲與吞吐、隨機(jī)與順序、規(guī)模與實(shí)時(shí)性。一般來(lái)說(shuō)，系統(tǒng)的規(guī)模越大，實(shí)時(shí)性的保證難度也就越大。要化解矛盾，需要在包括B+tree、Log-based兩類(lèi)模型建設(shè)的基礎(chǔ)上做到弱化需求、發(fā)掘局部性、組合模型。在談到分布式時(shí)，林仕鼎表示其實(shí)分布式的目標(biāo)很簡(jiǎn)單，只有兩個(gè):擴(kuò)容和容錯(cuò)。要實(shí)現(xiàn)這些目標(biāo)需要采用Partition和Replication兩種方法，而協(xié)議設(shè)計(jì)、調(diào)試是難點(diǎn)。服務(wù)架構(gòu)和計(jì)算模型在進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，所有系統(tǒng)都會(huì)面臨一個(gè)極限值，即在給定系統(tǒng)資源情況下，所能提供的最大請(qǐng)求數(shù)，這里需要做一個(gè)特別設(shè)計(jì)，以防請(qǐng)求數(shù)突破極限值。如果沒(méi)有作特別設(shè)計(jì)，在極端情況下，吞吐量超過(guò)一個(gè)點(diǎn)，那整個(gè)系統(tǒng)將崩潰。

服務(wù)架構(gòu)的目標(biāo)包括系統(tǒng)的高吞吐能力和在極限壓力下的穩(wěn)定輸出。要實(shí)現(xiàn)這兩個(gè)目標(biāo)離不開(kāi)服務(wù)架構(gòu)的兩類(lèi)模型：屬于基本類(lèi)型的threadpool+queue和屬于復(fù)雜類(lèi)型的event-driven。為了保證整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，還需要注意：減小資源分配粒度并主動(dòng)調(diào)度、FlowControl、負(fù)載反饋，Throttling和延遲截?cái)噙@四個(gè)方面。計(jì)算模型包含很多不同特點(diǎn)，一般來(lái)講分為三類(lèi)：數(shù)據(jù)密集型、計(jì)算密集型、通訊密集型（即傳統(tǒng)HPC）。林仕鼎表示，首先要分析系統(tǒng)的特點(diǎn)，找到適合的模型。架構(gòu)師的三板斧林仕鼎認(rèn)為，在很多情況下，在怎么做系統(tǒng)、服務(wù)、數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)等問(wèn)題上，開(kāi)發(fā)者面臨的具體問(wèn)題都千差萬(wàn)別。此時(shí)，需要建立一些模型，或者有比較好的實(shí)踐原則。作為一個(gè)架構(gòu)師，首先是要非常深入地了解自己的業(yè)務(wù)，再根據(jù)業(yè)務(wù)特點(diǎn)運(yùn)用一些現(xiàn)行做法。林仁鼎總結(jié)了“架構(gòu)師三板斧”，作為本次演講總結(jié)與各位分享。架構(gòu)師三板斧?看清需求OTradeoff?無(wú)法滿足所有需求?無(wú)須同等對(duì)待所有需求°發(fā)現(xiàn)根本需求 對(duì)不合理需求sayNOI*塑、抽象、瞥-m但給^end-to-end解決?定義primitives和組合規(guī)則方窒O了解需求隨時(shí)間的變化力茱'選擇方法架構(gòu)師三板斧旨清需求選擇方法MediocreQuick&架構(gòu)師三板斧旨清需求選擇方法MediocreQuick&Dirty?把握節(jié)奏規(guī)劃可達(dá)路徑。定期產(chǎn)出架構(gòu)師三板斧內(nèi)容如下：?看清需求：Tradeoff、無(wú)法滿足所有需求、無(wú)須同等對(duì)待所有需求、發(fā)現(xiàn)根本需求、抽象、降維、了解需求隨時(shí)間的變化、選擇方法、把握節(jié)奏。?