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80后聊架构:究竟怎么做架构设计? | 架构师之路

架构师之路  · 公众号  · 架构  · 2024-10-31 16:52

主要观点总结

本文介绍了架构设计中的关键流程和步骤,包括理解需求与定义系统边界、调研已有系统、顶层设计和解决主要矛盾迭代设计。文章以一个分类信息平台的架构设计为例,详细阐述了这些步骤的具体实施过程,并强调了调研的重要性以及借鉴优秀方案的价值。

关键观点总结

关键观点1: 架构设计的四大步骤

1.理解需求与定义系统边界;2.调研已有的类似系统;3.顶层设计,定义核心组件与交互;4.针对主要矛盾迭代设计。

关键观点2: 理解需求与定义系统边界的重要性

这是架构设计的第一步,需要明确系统的功能需求和性能要求,以及确定系统应该包括哪些功能和不应该包括哪些功能。

关键观点3: 调研已有系统的重要性

通过调研已有的类似系统,可以了解这些系统的架构设计和实现方式,借鉴其优点,避免重复造轮子,这是架构设计中非常关键的一步。

关键观点4: 顶层设计的内容

顶层设计包括设计系统的主要组件以及它们之间的交互方式,例如使用机房还是云、使用单体还是微服务等。

关键观点5: 解决主要矛盾迭代设计的方法

在架构设计过程中,需要根据潜在的主要矛盾细化与迭代顶层设计。例如,如果主要矛盾是并发问题,可能需要采用一些优化手段来解决。


正文

《架构师之路:架构设计中的100个知识点
2.究竟怎么做架构设计?

做了多年架构设计,很多人连架构设计的关键流程和步骤都不知道。

很多人确实上线了很多系统,也确实做了很多需求,但基本上都是毫无方法,全凭自己想象的在做架构设计。


总的来说,架构设计有四个大的步骤,其中第二个步骤最容易被大家忽略。

画外音:别人写文章,都说最后一个步骤最重要,我就是不按套路出牌,说第二个步骤最重要。


步骤一:理解需求以及定义系统边界。

Understand the problem & Identify the scope of the system.


理解需求,核心是和产品确定功能要求,以及根据业务确定性能要求


定义系统边界,核心是要明确系统哪些要做,哪些不做。


步骤二:也就是最容易被忽略的一个步骤,调研已有的类似的系统。

Research on existing systems.


你做的系统,是业内首创吗?如果不是,看看类似的系统是怎么做架构设计的。参考成熟的方案,能让你的架构设计事半功倍。


步骤三:顶层设计。

high-level architecture design.


设计系统的主要组件,以及它们之间的交互方式。例如:

使用机房,还是云?

使用单体,还是微服务?

要不要cache,要不要mq?

用rdb,还是nosql?

...

这里要包含系统架构的粗略图,以及实现核心需求的流程图。


步骤四:也是非常重要的一个步骤啊,解决主要矛盾迭代设计。

Refine the design.


顶层设计完之后,哪里是系统的主要矛盾?

我们要根据潜在的主要矛盾,细化与迭代顶层设计。


例如:你要做一个计数系统,对推文的阅读,转发,点赞,评论数进行计数。


假如主要矛盾如果是并发,1秒10万次?

那可能就要加入一些乐观锁,异步,批量请求,Copy On Write等巧妙设计,甚至牺牲一些一致性。


假如主要矛盾是一致性,不允许数据出错?
那可能就要加入一些互斥,校验,write-ahead logging等巧妙设计。


迭代设计,解决完一个主要矛盾,继续解决次要矛盾,直到所有的功能需求与性能需求得到满足。

这里面有个地方要注意:在第四步迭代设计的过程中,有可能会发现第三步顶层设计的缺陷。这个时候,可能要优化甚至推翻第三步顶层设计。

这也是为什么,一些系统运行了几年,就要进行重构。当初的顶层设计已经满足不了现有的业务需求了。在原有顶层设计基础上,解决不了主要矛盾了,那就重构顶层设计来解决。

这也是我非常推崇的两大核心架构设计理念:

其一,任何脱离业务的架构设计都是耍流氓;

其二,架构不只是设计而来的,更是迭代与演进而来的;

这两个架构理念,我会在接下来的100个架构知识点里反复提及。


咱们举个例子。

假如业务需求是:“我想做一个1万属性,100亿数据,每秒10万吞吐的分类信息平台,像58同城一样,2个月实现”。

如何来做架构设计呢?

第一步,探究功能需求,性能需求,确定系统边界。

分类信息的特点是什么?
招聘、房产、二手、二手车、黄页... 品类繁多,帖子schema不固定...

分类信息的典型场景是什么?
帖子发布,帖子浏览,帖子搜索(每个属性都可能被搜索)...

需求的性能要求是什么?
数据量巨大,吞吐量巨大,用户实时访问,请求延时敏感...

第二步,调研类似系统的方案。

国外信息分类做得最好的应该是 Craigslist 了,网上调研一些相关的资料,可以了解到,其核心的一些关键设计点:

如何品类扩展?
服务垂直拆分,数据垂直拆分...

如何扩展属性?
利用 MongoDB 的 schema-free 特性...

如何实现搜索?
早期利用 MongoDB 的索引,后期利用搜索服务...

如何应对大数据量,高并发量?
数据水平切分,逻辑处理服务化,集群化,缓存降低数据库压力...

总之,通过调研,对已有的方案有个初步的了解。

第三步,架构顶层设计。

宏观上,结合 Craigslist 的一些成熟实践:
(1)业务垂直拆分;
(2)微服务分层,集群化;
(3)数据库水平切分;
(4)缓存降压;
...
大的方向基本就能把握住。

第四步,根据主要矛盾迭代设计。

主要矛盾1:多品类帖子数据的分开存储,使得核心业务流程及其复杂,怎么解?

潜在方案:统一帖子中心服务IMC(Info Management Center)


主要矛盾2:多品类帖子属性的分级,扩展与校验,怎么解?

潜在方案:统一分类管理服务CMC(Category Management Center)

主要矛盾3:大数据量,高并发,跨品类的多属性搜索,怎么解?

潜在方案:统一信息检索服务E-search

这里,是一个架构设计过程的案例演示,主要用以说明设计流程。具体“1万属性,100亿数据,每秒10万吞吐的分类信息平台”的设计细节,详见后文的补充阅读资料。

回归今日话题,架构设计的四大步骤:
其一,理解需求以及定义系统边界;

其二,调研已有的类似的系统;

其三,顶层设计,定义核心组件与交互;

其四,针对主要矛盾迭代设计;


有人问,第二步借鉴已有成熟系统的方案,在别的架构设计方法中,没有看到过这个步骤呀?莫不是搞笑的吧。


我非常严肃地声明,这个步骤非常重要,调研一定要多花时间。不行的程序员,看谁的代码都是屎;不行的架构师才会认为,我的方案最牛逼,别人的方案都是屎,但其实,自己原创的大部分方案才是屎。


保持开放的心态,借鉴优秀的方案,是优秀架构师的核心品质。


“借鉴”这一点,任何不接地气的架构方法,都不会有人说。


补充阅读材料
上述案例架构设计方案细节,详见:
1万属性,100亿数据,每秒10万吞吐,架构如何设计?
4000字,慎入。

==全文完==

如《接下来,准备干一件大事...》所述,后续我将以短视频+图文+直播+星球社群的形式,系统性的分享自己的架构师之路,架构设计中的100个相关知识点,欢迎感兴趣的童鞋关注。
画外音:均免费。

今天这是第二篇,码字有点慢,等不及的童鞋,先看短视频吧。

短视频已经发布第三篇,《何时优化延时?何时优化吞吐量?》,这是大规模系统架构优化中,找主要矛盾,找优化点的架构师必备技能。
第3集:何时优化延时?何时优化吞吐量?

希望大家能有收获。