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四种常见的软件架构概述教案,几种常见软件架构

时间:2023-05-03 13:15:12 阅读:217157 作者:803

资料来源: https://www.Jian Shu.com/p/e 7b 992 a 82dc 0

首先,如果软件开发人员不了解软件体系结构的演进,技术的选择和开发人员的生存、晋升空间就会受到限制。 在此列举了目前主要的四种软件体系结构及其优缺点,希望能有助于软件开发人员拓展知识面。

单体架构单体架构比较初步,是典型的三级架构,前端(Web/移动电话端)的中间业务逻辑层数据库层。 这是典型的Java Spring mvc或Python Django框架APP应用程序。 体系结构图如下。

单体体系结构模型

单体架构的APP应用比较容易部署和测试,在项目初期单体APP应用可以很好地执行。 但是随着需求的增加,加入开发团队的人越来越多,代码库也在迅速膨胀。 渐渐地,单体APP变得臃肿,维护性、灵活性下降,维护成本上升。 介绍单体体系结构应用的一些缺点。

复杂性高:百万行级的单机APP应用为例,整个项目所包含的模块非常多,模块边界模糊,依赖关系不清晰,代码质量参差不齐,堆积混乱你会发现整个项目非常复杂。 每次修改代码时都会受到惊吓,添加简单的功能或修改bug会带来隐含的缺陷。

技术债务:随着时间的推移、需求的变化、人员的更替,APP的技术债务逐渐形成,越来越多。 “不损坏、不修理”在软件开发中非常常见,在单体APP应用中这一思想更大。 很难更改正在使用的系统设计或代码,因为APP应用程序中的其他模块可能会以意外方式使用。

随着部署频率低:代码的增加,构建和部署所需的时间也会增加。 在单个APP应用程序中,每次更改功能或修复缺陷时,都需要重新部署整个APP应用程序。 全量部署方式耗时长、影响范围大、风险高,单机APP部署频率低。 如果部署频率较低,两个版本之间会有很多功能更改和缺陷修复,从而导致错误率较高。

不可靠:某些APP应用程序(如死周期和内存溢出)中的错误可能会导致整个APP应用程序崩溃。

扩展能力受限:单机APP软件只能作为一个整体进行扩展,不能根据业务模块的需求进行伸缩。 例如,APP应用程序具有需要强大CPU的计算密集型模块。 有些模块的I/o负载较重,需要更大的内存。 因为这些模块是一起部署的,所以在硬件的选择上不得不妥协。

阻碍技术创新:单元APP应用往往使用统一的技术平台或解决方案解决所有问题。 团队中的每个人都必须使用相同的发展语言和框架,引入新的框架或新的技术平台非常困难。

分布式APP应用中级架构、分布式APP应用、中间层分布式数据库分布式是单体架构的并发扩展,将一个大系统划分为多个业务模块,业务模块分别配置在不同的服务器上,各业务模块之间的接口也经常采用redis、ES、solor等分布式数据库。 使用LVS/Nginx代理APP应用程序将用户请求分发到不同的服务。 体系结构图如下。

分布式体系结构

该体系结构为单体体系结构提供了负载均衡功能,大大提高了系统的负载能力,满足了网站高并发性的需求。 此外,它还具有以下特点:

降低了耦合度:划分模块,通过接口通信,降低模块之间的耦合度。

明确责任:将项目划分为若干个子项目,由不同团队负责不同的子项目。

易于扩展:添加功能时,只需再添加一个子项目,然后调用其他系统的接口即可。

易于部署:可灵活地分散部署。

提高代码复用能力:例如服务层如果不采用分布式rest服务方式架构,就需要在手机wap商城、微信商城、pc、android、ios的各方编写服务层逻辑,开发量大。 此时,可以采用分布式rest服务方式,实现服务器层的通用化。

缺点:系统之间的交互必须使用远程通信,接口开发虽然工作量增大,但利大于弊。

微服务体系结构微服务体系结构主要由中间层分解,将系统划分为许多小的APP应用(微服务)。 微服务器可以部署在不同的服务器上,也可以部署在同一服务器的不同容器上。 如果APP应用故障不影响其他APP,则单个APP应用的负载也不会影响其他APP。 其代表性的框架是Spring cloud、Dubbo等。 体系结构图如下。

微服务体系结构

易于开发和维护:微服务只关注特定的业务功能,因此业务清晰,代码量小。 单个微服务的开发和维护相对简单。 整个APP应用程序由几个微服务器组成,因此整个APP应用程序也保持可控状态。

单个微服务器启动快:单个微服务器的代码量少,所以启动快。

局部修改容易部署:单个APP应用只要有修改,就必须重新部署整个APP应用,微服务器解决了这样的问题。 一般而言,要对某个微服务器进行修改,只需重新引入该服务器即可。

技术栈不限:在微服务框架内,结合项目业务和团队特点,合理选择技术栈。 例如,某些服务可以使用关系数据库MySQL。 有些微服务有图形计算的需要,可以使用Neo4j。根据需要,有些微服务也可以用Java开发,有些微服务也可以用Node.js开发。

微服务虽然有很多吸引人的地方,但它并不是免费的午餐,使用它是有代价的。使用微服务架构面临的挑战。

运维要求较高:更多的服务意味着更多的运维投入。在单体架构中,只需要保证一个应用的正常运行。而在微服务中,需要保证几十甚至几百个服务服务的正常运行与协作,这给运维带来了很大的挑战。

分布式固有的复杂性:使用微服务构建的是分布式系统。对于一个分布式系统,系统容错、网络延迟、分布式事务等都会带来巨大的挑战。

接口调整成本高:微服务之间通过接口进行通信。如果修改某一个微服务的API,可能所有使用了该接口的微服务都需要做调整。

重复劳动:很多服务可能都会使用到相同的功能,而这个功能并没有达到分解为一个微服务的程度,这个时候,可能各个服务都会开发这一功能,从而导致代码重复。尽管可以使用共享库来解决这个问题(例如可以将这个功能封装成公共组件,需要该功能的微服务引用该组件),但共享库在多语言环境下就不一定行得通了。

 

Serverless 架构

当我们还在容器的浪潮中前行时,已经有一些革命先驱悄然布局另外一个云计算战场:Serverless架构。

Serverless架构

2014年11月14日,亚马逊AWS发布了新产品Lambda。当时Lambda被描述为:一种计算服务,根据时间运行用户的代码,无需关心底层的计算资源。从某种意义上来说,Lambda姗姗来迟,它像云计算的PaaS理念:客户只管业务,无需担心存储和计算资源。在此前不久,2014年10月22日,谷歌收购了实时后端数据库创业公司Firebase。Firebase声称开发者只需引用一个API库文件就可以使用标准REST API的各种接口对数据进行读写操作,只需编写HTML+CSS+JavaScrip前端代码,不需要服务器端代码(如需整合,也极其简单)。

相对于上两者,Facebook 在2014年二月收购的 Parse,则侧重于提供一个通用的后台服务。这些服务被称为Serverless或no sever。想到PaaS(平台即服务)了是吗?很像,用户不需要关心基础设施,只需要关心业务,这是迟到的PaaS,也是更实用的PaaS。这很有可能将会变革整个开发过程和传统的应用生命周期,一旦开发者们习惯了这种全自动的云上资源的创建和分配,或许就再也回不到那些需要微应用配置资源的时代里去了。

Serverless架构能够让开发者在构建应用的过程中无需关注计算资源的获取和运维,由平台来按需分配计算资源并保证应用执行的SLA(服务等级协议),按照调用次数进行计费,有效的节省应用成本。ServerLess的架构如上图所示。其优点如下所示:

低运营成本:在业务突发性极高的场景下,系统为了应对业务舒心的棉花糖,必须构建能够应对峰值需求的系统,这个系统在大部分时间是空闲的,这就导致了严重的资源浪费和成本上升。在微服务架构中,服务需要一直运行,实际上在高负载情况下每个服务都不止一个实例,这样才能完成高可用性;在Serverless架构下,服务将根据用户的调用次数进行计费,按照云计算pay-as-you-go原则,如果没有东西运行,你就不必付款,节省了使用成本。同时,用户能够通过共享网络、硬盘、CPU等计算资源,在业务舒心的棉花糖期通过弹性扩容方式有效的应对业务峰值,在业务波谷期将资源分享给其他用户,有效的节约了成本。

简化设备运维:在原有的IT体系中,开发团队即需要维护应用程序,同时还要维护硬件基础设施;Serverless架构中,开发人员面对的将是第三方开发或自定义的API 和URL,底层硬件对于开发人员透明化了,技术团队无需再关注运维工作,能够更加专注于应用系统开发。

提升可维护性:Serverless架构中,应用程序将调用多种第三方功能服务,组成最终的应用逻辑。目前,例如登陆鉴权服务,云数据库服务等第三方服务在安全性、可用性、性能方面都进行了大量优化,开发团队直接集成第三方的服务,能够有效的降低开发成本,同时使得应用的运维过程变得更加清晰,有效的提升了应用的可维护性。

更快的开发速度:这一点在现在互联网创业公司得到很好的体现,创业公司往往开始由于人员和资金等问题,不可能每个产品线都同时进行,这时候就可以考虑第三方的Baas平台,比如使用微信的用户认证、阿里云提供的RDS,极光的消息推送,第三方支付及地理位置等等,能够很快进行产品开发的速度,把工作重点放在业务实现上,把产品更快的推向市场。

但ServerLess架构也有其缺点:

厂商平台绑定:平台会提供Serverless架构给大玩家,比如AWS Lambda,运行它需要使用AWS指定的服务,比如API网关,DynamoDB,S3等等,一旦你在这些服务上开发一个复杂系统,你会粘牢AWS,以后只好任由他们涨价定价或者下架等操作,个性化需求很难满足,不能进行随意的迁移或者迁移的成本比较大,同时不可避免带来一些损失。Baas行业内一个比较典型的事件,2016年1月19日Facebook关闭曾经花巨额资金收购的Parse,造成用户不得不迁移在这个平台中产生一年多的数据,无疑需要花费比较大的人力和时间成本。

成功案例比较少,没有行业标准:目前的情况也只适合简单的应用开发,缺乏大型成功案例的推动。对于Serverless缺乏统一的认知以及相应的标准,无法适应所有的云平台。

目前微服务架构在四种架构中处于主流地位,很多应用第一、第二种架构的企业也开始慢慢转向微服务架构。到目前为止微服务的技术相对于二三年前已经比较成熟,第四种架构将是未来发展的一种趋势。

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