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軟件架構(gòu)全面詳解(萬字圖文總結(jié))(軟件架構(gòu)百科)

軟件架構(gòu)全面詳解(萬字圖文總結(jié))(軟件架構(gòu)百科)

大家好,我是mikechen。

軟件架構(gòu)對于軟件開發(fā)是非常重要的,是整個軟件的大腦,也是架構(gòu)的必備技能,下面我就全面來詳解軟件架構(gòu)@mikechen

軟件架構(gòu)

軟件架構(gòu)是指軟件系統(tǒng)的設(shè)計方案,它決定了軟件系統(tǒng)中各個組件之間的關(guān)系、功能分配、和架構(gòu)方式。

這個與建筑設(shè)計架構(gòu)類似,建筑設(shè)計架構(gòu)師負責設(shè)計建筑物的整體結(jié)構(gòu)、布局和功能分配。

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軟件架構(gòu)師,負責設(shè)計軟件系統(tǒng)的整體組織結(jié)構(gòu)、模塊劃分、和功能分配。

兩者都需要考慮到業(yè)務(wù)功能、性能、可擴展性、安全性、以及用戶體驗等方面。

軟件架構(gòu)模式

學習軟件架構(gòu),可以提高你的系統(tǒng)設(shè)計能力,了解不同的架構(gòu)模式和設(shè)計原則,能夠幫助你更好地組織和規(guī)劃軟件系統(tǒng)。

下面,我接著詳解主流的軟件架構(gòu)模式:

1.分層架構(gòu)

分層架構(gòu)是一種常見的軟件架構(gòu)模式,它將軟件系統(tǒng)劃分為:若干個層次,每個層次負責特定的功能。

如下圖所示:

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這種設(shè)計方式,使得系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)更加清晰,便于開發(fā)人員理解和交流。

主要分為3層:

  • 表示層(Presentation Layer):也稱為用戶界面層,負責與用戶進行交互,包括:用戶界面的設(shè)計、和實現(xiàn);
  • 業(yè)務(wù)邏輯層(Business Logic Layer):也稱為服務(wù)層、或應(yīng)用層,負責:處理業(yè)務(wù)規(guī)則、數(shù)據(jù)處理、和邏輯運算等任務(wù);
  • 數(shù)據(jù)訪問層(Data Access Layer):也稱為持久化層,負責:與數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)進行交互,使業(yè)務(wù)邏輯層可以專注于業(yè)務(wù)邏輯的處理。

總之,分層架構(gòu):是一種常見且靈活的軟件架構(gòu)模式,適用于大多數(shù)中小型軟件系統(tǒng)的設(shè)計和開發(fā)。

2.事件驅(qū)動架構(gòu)

事件驅(qū)動架構(gòu)(Event-Driven Architecture,EDA),是一種軟件架構(gòu)模式,它基于事件、和消息的傳遞來實現(xiàn)系統(tǒng)的組織和通信。

如下圖所示:

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主要會包含,4大組件:

1、事件(Event)

事件是系統(tǒng)中發(fā)生的某種事情、或狀態(tài)的表示,例如:用戶操作、系統(tǒng)錯誤、數(shù)據(jù)更新等,這些都是事件。

2、發(fā)布者(Publisher)

發(fā)布者是產(chǎn)生事件的組件,負責:將事件發(fā)布到系統(tǒng)中的事件總線、或消息隊列中,使訂閱者可以接收到這些事件。

3、訂閱者(Subscriber)

訂閱者是接收事件的組件,負責:訂閱感興趣的事件,并在事件發(fā)生時進行相應(yīng)的處理。

4、事件總線(Event Bus

事件總線:是連接發(fā)布者和訂閱者的中間件,負責:事件的傳遞和分發(fā)。

事件驅(qū)動架構(gòu)中事件的發(fā)布和訂閱是異步的,發(fā)布者無需等待訂閱者的響應(yīng)即可繼續(xù)執(zhí)行,提高了系統(tǒng)的并發(fā)性和響應(yīng)速度。

事件驅(qū)動架構(gòu)的應(yīng)用場景:

1.消息隊列

事件驅(qū)動架構(gòu),常常與消息隊列系統(tǒng)結(jié)合使用,用于實現(xiàn)可靠的消息傳遞和異步處理。

例如:用于構(gòu)建高可靠性的分布式任務(wù)調(diào)度系統(tǒng)、日志處理系統(tǒng)…等。

2.實時通知和推送

當需要向用戶發(fā)送實時通知、或推送時,事件驅(qū)動架構(gòu)可以幫助實現(xiàn)消息的即時傳遞和處理。

例如:社交網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用中的消息通知、電子商務(wù)應(yīng)用中的訂單狀態(tài)更新通知…等,這些都可以用事件驅(qū)動架構(gòu)來解決。

3.復(fù)雜業(yè)務(wù)流程

當需要處理復(fù)雜的業(yè)務(wù)流程,事件驅(qū)動架構(gòu)可以幫助實現(xiàn)業(yè)務(wù)流程的自動化和靈活性,例如:工作流系統(tǒng)…等。

3.微服務(wù)架構(gòu)

微服務(wù)架構(gòu):是一種將軟件系統(tǒng)架構(gòu),主要是把單體拆分為多個小型、自治的服務(wù)的架構(gòu)模式。

每個服務(wù)都獨立部署、獨立運行,并通過輕量級的通信機制進行交互。

如下圖所示:

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主要會包含,如下6大特點:

1、服務(wù)拆分

微服務(wù)架構(gòu),一般是將傳統(tǒng)的單體應(yīng)用拆分為多個小型的服務(wù),并且,每個服務(wù)負責一個特定的業(yè)務(wù)功能。

微服務(wù)架構(gòu)這種拆分,使得每個服務(wù)更加專注、易于理解、和維護。

2、自治性

每個微服務(wù)都是獨立部署、獨立運行的,具有自己的數(shù)據(jù)庫和代碼庫。

都可以獨立進行開發(fā),并且測試、和部署,極大的降低了系統(tǒng)之間的耦合度。

3、技術(shù)多樣性

每個微服務(wù)可以使用不同的技術(shù)棧和編程語言,根據(jù)業(yè)務(wù)需求選擇最適合的技術(shù),提高了開發(fā)團隊的靈活性和自由度。

比如:你可以使用自己熟悉的Java,也可以使用自己熟悉的Go、或者別的開發(fā)語言來實現(xiàn)。

4、可擴展性

微服務(wù)架構(gòu):允許每個服務(wù)根據(jù)需要進行獨立的水平擴展,從而提高了系統(tǒng)的整體擴展性、和性能。

5、獨立部署

每個微服務(wù)都可以獨立進行部署、和升級,無需影響其他服務(wù),使得系統(tǒng)更加靈活、和可靠。

6、團隊自治

每個微服務(wù)都有自己的團隊負責開發(fā)和維護,使得團隊更加獨立、責任更加明確。

微服務(wù)架構(gòu)組件,如下圖所示:

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通常包括以下幾個核心組件:

  1. 分布式通信:這是最基本的功能,都會涉及到分布式通信,比如:Dubbo來實現(xiàn)RPC通信等。
  2. 服務(wù)注冊與發(fā)現(xiàn): 服務(wù)注冊與發(fā)現(xiàn)組件,用于管理和維護微服務(wù)的注冊信息,常見的有:Consul、Etcd、ZooKeeper…等實現(xiàn)方式。
  3. 負載均衡: 負載均衡組件,用于在多個服務(wù)實例之間分配請求,以實現(xiàn)負載均衡和高可用性,比如:可以使用Ribbon來結(jié)合使用。
  4. 消息隊列: 消息隊列用于實現(xiàn)微服務(wù)之間的異步通信,比如:SpringCloudAlibaba微服務(wù),就包含了:RocketMQ消息隊列。
  5. 分布式追蹤: 分布式追蹤組件,用于跟蹤、和監(jiān)控微服務(wù)架構(gòu)中的請求流程和性能指標,幫助發(fā)現(xiàn)和解決潛在的性能瓶頸、和故障。
  6. 配置管理: 配置管理組件:用于集中管理微服務(wù)的配置信息,包括:環(huán)境變量、數(shù)據(jù)庫連接、日志級別……等。

本篇已收于mikechen原創(chuàng)超30萬字《阿里架構(gòu)師進階專題合集》里面。

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4、云原生架構(gòu)

云原生架構(gòu)是一種基于云計算、和容器化技術(shù)的應(yīng)用架構(gòu)模式。

云原生架構(gòu),主要會包含:Docker容器、K8S容器編排、和服務(wù)網(wǎng)格等。

如下圖所示:

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Docker容器

Docker容器技術(shù)使得應(yīng)用程序及其依賴可以被打包成一個獨立的容器,包含了:運行時環(huán)境、代碼、依賴庫等。

Docker容器就像集裝箱一樣,可以將應(yīng)用程序及其所有依賴項打包成一個獨立的單元。

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集裝箱和Docker容器都提供了一種隔離的環(huán)境,使得內(nèi)部的貨物、或應(yīng)用程序不受外部環(huán)境的影響。

并且,集裝箱和Docker容器都是相對輕量級的,可以在短時間內(nèi)進行加載、卸載和運輸,因此運行效率非常高。

Kubernetes容器編排

有了容器來解決部署,后續(xù)就需要涉及到:容器部署后的編排,這就是Kubernetes。

Kubernetes是一個開源的容器編排引擎,是Google開發(fā)的,用于自動化部署、擴展和管理容器化應(yīng)用程序。

提供了豐富的功能,如:自動化部署、負載均衡、故障恢復(fù)、自動擴展。。。等,使得應(yīng)用程序能夠更加靈活地運行在各種環(huán)境中。

服務(wù)網(wǎng)格

服務(wù)網(wǎng)格是一種用于管理微服務(wù)之間通信的基礎(chǔ)設(shè)施層,它通過透明地注入網(wǎng)絡(luò)代理來實現(xiàn)微服務(wù)之間的通信、監(jiān)控和安全控制。

服務(wù)網(wǎng)格可以幫助開發(fā)人員解決微服務(wù)架構(gòu)中的通信問題,提高系統(tǒng)的可觀察性、可靠性和安全性。

5.云架構(gòu)

云計算架構(gòu):是指基于云計算技術(shù)實現(xiàn)的系統(tǒng)架構(gòu)。

云架構(gòu),主要利用云計算資源,比如:計算、存儲、網(wǎng)絡(luò)…..等,來構(gòu)建和部署應(yīng)用程序,提供各種服務(wù)和功能。

整體架構(gòu),如下圖所示:

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主要會包含:

1、IaaS(基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù))

IaaS, 主要提供基礎(chǔ)的計算、存儲、和網(wǎng)絡(luò)資源。

如下圖所示:

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主要會包含,如下3大組件:

  1. 虛擬機VM): 虛擬機是IaaS的基礎(chǔ)組件,它將物理服務(wù)器虛擬化為多個虛擬服務(wù)器,每個虛擬機都擁有自己的操作系統(tǒng)、和應(yīng)用程序環(huán)境。
  2. 存儲服務(wù): IaaS提供了各種類型的存儲服務(wù),包括:塊存儲、文件存儲和對象存儲等,用于存儲用戶的數(shù)據(jù)和應(yīng)用程序。
  3. 網(wǎng)絡(luò)服務(wù) IaaS提供了網(wǎng)絡(luò)服務(wù)和功能,包括:虛擬網(wǎng)絡(luò)、負載均衡、防火墻等,用于構(gòu)建和管理用戶的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。

以上

本篇已收于mikechen原創(chuàng)超30萬字《阿里架構(gòu)師進階專題合集》里面。

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