系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)筆記一、系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)的重要性系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)就像是蓋房子時(shí)的藍(lán)圖規(guī)劃。如果沒有一個(gè)好的規(guī)劃，房子可能蓋到一半就倒了，或者蓋出來的房子不好用。對(duì)于一個(gè)系統(tǒng)來說也是如此。它決定了系統(tǒng)各個(gè)部分如何組合在一起，各個(gè)模塊之間怎樣交互。好的系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)能夠讓系統(tǒng)更加穩(wěn)定，就像穩(wěn)固的房子可以經(jīng)受住風(fēng)雨的洗禮一樣。它還能提高系統(tǒng)的可擴(kuò)展性，當(dāng)系統(tǒng)需要增加新功能或者應(yīng)對(duì)更多用戶的時(shí)候，不會(huì)手忙腳亂。而且，合理的架構(gòu)設(shè)計(jì)可以讓系統(tǒng)的維護(hù)變得輕松許多，不至于在系統(tǒng)出問題的時(shí)候找不到頭緒。二、理解需求是基礎(chǔ)在進(jìn)行系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)之前，必須要對(duì)需求有透徹的了解。這就像是要知道房子是用來住人、開店還是做倉(cāng)庫，不同的用途需求就不一樣。要去了解系統(tǒng)是為哪些用戶服務(wù)的，這些用戶會(huì)怎么使用這個(gè)系統(tǒng)。是企業(yè)內(nèi)部的員工用來辦公，還是普通大眾用來娛樂消費(fèi)。如果是員工辦公，可能就需要考慮到不同部門的權(quán)限設(shè)置；如果是大眾娛樂消費(fèi)，那就要考慮到用戶體驗(yàn)的友好性。還要清楚系統(tǒng)需要實(shí)現(xiàn)哪些功能，是單純的信息展示，還是要涉及復(fù)雜的交易處理。把這些需求都摸清楚了，才能為后續(xù)的架構(gòu)設(shè)計(jì)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。三、選擇合適的架構(gòu)風(fēng)格系統(tǒng)架構(gòu)有很多不同的風(fēng)格，就像蓋房子有不同的建筑風(fēng)格一樣。一種常見的風(fēng)格是分層架構(gòu)。這種架構(gòu)把系統(tǒng)分成多個(gè)層次，比如表現(xiàn)層、業(yè)務(wù)邏輯層和數(shù)據(jù)訪問層。表現(xiàn)層負(fù)責(zé)和用戶交互，讓用戶看到界面并且進(jìn)行操作。業(yè)務(wù)邏輯層就像是系統(tǒng)的大腦，處理各種業(yè)務(wù)規(guī)則和邏輯。數(shù)據(jù)訪問層則負(fù)責(zé)和數(shù)據(jù)庫打交道，存儲(chǔ)和讀取數(shù)據(jù)。分層架構(gòu)的好處是各層之間職責(zé)明確，便于維護(hù)和擴(kuò)展。還有微服務(wù)架構(gòu)。它把一個(gè)大的系統(tǒng)拆分成很多小的服務(wù)。每個(gè)小服務(wù)都可以獨(dú)立開發(fā)、部署和運(yùn)行。就好比一個(gè)大型商場(chǎng)里有很多獨(dú)立的小店。微服務(wù)架構(gòu)適合大型復(fù)雜的系統(tǒng)，因?yàn)樗撵`活性很高。當(dāng)一個(gè)小服務(wù)出現(xiàn)問題的時(shí)候，不會(huì)影響到其他的服務(wù)。不過，微服務(wù)架構(gòu)也有一些挑戰(zhàn)，比如服務(wù)之間的通信和協(xié)調(diào)會(huì)比較復(fù)雜。四、模塊劃分的要點(diǎn)模塊劃分在系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)中是很關(guān)鍵的一步。模塊就像是房子里的不同房間，每個(gè)房間都有自己的功能。首先要保證每個(gè)模塊的功能相對(duì)獨(dú)立，不能有太多的交叉。比如說，一個(gè)負(fù)責(zé)用戶登錄的模塊就不應(yīng)該和商品管理模塊有太多糾纏不清的功能。這樣在開發(fā)和維護(hù)的時(shí)候就可以分開進(jìn)行。模塊之間的接口要定義得清晰。接口就像是各個(gè)房間之間的門，要讓大家知道怎么進(jìn)出。清晰的接口可以讓模塊之間的交互更加順暢，也便于后期的修改和替換。五、數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)的考量數(shù)據(jù)庫在系統(tǒng)中就像是一個(gè)大倉(cāng)庫，用來存儲(chǔ)各種信息。在設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫的時(shí)候，要考慮數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)。是用關(guān)系型數(shù)據(jù)庫，像MySQL那樣，還是非關(guān)系型數(shù)據(jù)庫，如MongoDB之類的。如果數(shù)據(jù)之間的關(guān)系比較復(fù)雜，有很多的關(guān)聯(lián)和約束，那么關(guān)系型數(shù)據(jù)庫可能比較合適。但如果數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)比較靈活，像一些社交媒體的動(dòng)態(tài)信息，非關(guān)系型數(shù)據(jù)庫可能會(huì)更好。還要考慮數(shù)據(jù)的安全性。要防止數(shù)據(jù)被泄露、被篡改。這就需要設(shè)置合適的權(quán)限，比如管理員才能修改某些重要的數(shù)據(jù)。同時(shí)數(shù)據(jù)的備份和恢復(fù)也很重要。萬一數(shù)據(jù)庫出現(xiàn)故障，要有辦法快速恢復(fù)數(shù)據(jù)，就像房子有備用鑰匙一樣。六、系統(tǒng)的可擴(kuò)展性時(shí)間的推移和業(yè)務(wù)的發(fā)展，系統(tǒng)可能需要不斷擴(kuò)展。比如用戶數(shù)量增加了，或者需要增加新的功能。在系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)的時(shí)候就要考慮到這一點(diǎn)。一種方式是采用插件式的設(shè)計(jì)。就像給電腦安裝插件一樣，可以方便地給系統(tǒng)添加新的功能模塊。對(duì)于分層架構(gòu)來說，可以在業(yè)務(wù)邏輯層或者表現(xiàn)層增加新的功能組件。對(duì)于微服務(wù)架構(gòu)，可以開發(fā)新的微服務(wù)并集成到系統(tǒng)中。還要考慮到硬件資源的擴(kuò)展性。如果系統(tǒng)的流量突然增大，是否能夠通過增加服務(wù)器等硬件資源來應(yīng)對(duì)。這就需要在架構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)考慮到系統(tǒng)的負(fù)載均衡等技術(shù)，把流量合理地分配到不同的服務(wù)器上。七、功能優(yōu)化系統(tǒng)的功能直接影響到用戶的體驗(yàn)。如果一個(gè)系統(tǒng)響應(yīng)速度很慢，用戶就會(huì)不耐煩。為了提高功能，可以從多個(gè)方面入手。在代碼層面，可以優(yōu)化算法，減少不必要的計(jì)算。就像走路的時(shí)候選擇最短的路線一樣。在數(shù)據(jù)庫查詢方面，可以建立合適的索引，讓查詢數(shù)據(jù)的速度更快。在系統(tǒng)架構(gòu)上，可以采用緩存機(jī)制。緩存就像是一個(gè)臨時(shí)的小倉(cāng)庫，把經(jīng)常用到的數(shù)據(jù)先存起來，下次再用的時(shí)候就不用再去大倉(cāng)庫（數(shù)據(jù)庫）里找了，直接從緩存里拿就可以了，這樣可以大大提高系統(tǒng)的響應(yīng)速度。八、可靠性與容錯(cuò)性系統(tǒng)要能夠穩(wěn)定可靠地運(yùn)行，不能經(jīng)常出故障。為了實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，可以采用冗余設(shè)計(jì)。就像飛機(jī)有多個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)一樣，即使一個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)出故障了，飛機(jī)還能正常飛行。在系統(tǒng)中，可以設(shè)置多個(gè)服務(wù)器來提供相同的服務(wù)，當(dāng)其中一個(gè)服務(wù)器出現(xiàn)問題的時(shí)候，其他服務(wù)器可以繼續(xù)工作。還要有容錯(cuò)機(jī)制。當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)錯(cuò)誤的時(shí)候，不能讓整個(gè)系統(tǒng)崩潰。要能夠捕捉到錯(cuò)誤并且采取相應(yīng)的措施。比如，當(dāng)數(shù)據(jù)庫連接失敗的時(shí)候，可以嘗試重新連接，或者給用戶一個(gè)友好的提示，而不是直接顯示一堆讓人看不懂的錯(cuò)誤代碼。九、安全性設(shè)計(jì)系統(tǒng)的安全性。要防止外部的攻擊，比如黑客入侵。可以采用加密技術(shù)，把重要的數(shù)據(jù)加密后存儲(chǔ)和傳輸，就像把信件裝在加密的信封里一樣。對(duì)于用戶的登錄和認(rèn)證也要嚴(yán)格管理。可以采用多因素認(rèn)證的方式，除了用戶名和密碼之外，還可以加上短信驗(yàn)證碼或者指紋識(shí)別等。同時(shí)要對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行安全漏洞掃描，及時(shí)發(fā)覺并修復(fù)可能存在的安全隱患。十、系統(tǒng)架構(gòu)的評(píng)估與優(yōu)化系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)不是一次性的工作，而是一個(gè)不斷評(píng)估和優(yōu)化的過程。在系統(tǒng)運(yùn)行的過程中，要收集相關(guān)的數(shù)據(jù)，比如系統(tǒng)的響應(yīng)時(shí)間、資源利用率等。根據(jù)這些數(shù)據(jù)來評(píng)估系統(tǒng)架構(gòu)是否滿足需求。