互联网大厂CTO详解5大软件架构，看完这篇你就秒懂

我一直在讲架构，这个词听起来是挺高大上，各大公司的线下CTO演讲也经常会提到这一点，可架构其实很多，涉及到的概念也很复杂，光是经典的架构就有20多种。

软件架构就是软件的基本结构。架构的本质是管理复杂性。如果你觉得架构不重要，可能是你做的事情不够复杂，或者是你没有管理好复杂性。架构模式虽多，但常用的也就那么几种：

1.分层架构

2.事件驱动架构

3.微核架构（又称插件架构）

4.微服务架构

5.云架构

一、分层架构

分层架构（layered architecture）是最常见的软件架构，也是事实上的软件标准架构。如果你不知道要用什么架构，那就用它。有人说软件职业生涯中只用到了一种架构，那一定也是它。当前很多产品的顶层架构，几乎无一例外的也是分层架构。

分层架构将软件分成若干个水平层，每一层都有清晰的角色和分工，不需要知道其他层的细节。层与层之间通过接口通信。虽然没有明确约定软件一定要分成多少层，但是最常见的是四层结构。

 

• 表现层（presentation）：用户界面，负责视觉和用户互动
• 业务层（business）：实现业务逻辑
• 持久层（persistence）：提供数据，SQL 语句就放在这一层
• 数据库（database） ：保存数据

有的软件在逻辑层和持久层之间，加了一个服务层（service），提供不同业务逻辑需要的一些通用接口。用户的请求将依次通过这四层的处理，不能跳过其中任何一层。

 

分层架构的优点：

1、结构简单，容易理解和开发；

2、不同技能的程序员可以分工，负责不同的层，天然适合大多数软件公司的组织架构。虽说架构决定组织，但实际上架3、构往往都是服从于组织；

3、每一层都可以独立测试，其他层的接口通过模拟解决。

分层架构的缺点：

1、 一旦环境变化，需要代码调整或增加功能时，通常比较费时费力；

2、部署比较麻烦，即使只修改一个小地方，往往需要整个软件重新部署，不容易做持续发布；

3、软件升级时，可能需要整个服务暂停；

4、扩展性差。用户请求大量增加时，必须依次扩展每一层，由于每一层内部是耦合的，扩展会很困难。

二、事件驱动架构

所谓事件（Event），是状态发生变化时，软件发出的通知，触发相关的操作。事件驱动架构（event-driven architecture）就是通过事件进行通信的软件架构。它分成四个部分：

 

• 事件队列（event queue）：接收事件的入口
• 分发器（event mediator）：将不同的事件分发到不同的业务逻辑单元
• 事件通道（event channel）：分发器与处理器之间的联系渠道
• 事件处理器（event processor）：实现业务逻辑，处理完成后会发出事件，触发下一步操作

对于简单的项目，事件队列、分发器和事件通道，可以合为一体，整个软件就分成事件代理和事件处理器两部分。

 

事件驱动架构的优点：

1、分布式的异步架构，事件处理器之间高度解耦，软件的扩展性好；

2、适用性广，各种类型的项目都可以用；

3、性能较好，因为事件的异步本质，软件不易产生堵塞；

4、事件处理器可以独立地加载和卸载，容易部署。

事件驱动架构的缺点：

1、涉及异步编程（要考虑远程通信、失去响应等情况），开发相对复杂；

2、难以支持原子性操作，因为事件通过会涉及多个处理器，很难回滚；

3、分布式和异步特性导致这个架构较难测试。

事件驱动架构在通信产品中应用得也非常广泛，典型的如状态机处理。事件驱动架构不适于做顶层架构，但适合做局部实现，几乎遍布在通信软件的各个角落。

三、微核架构

微核架构（microkernel architecture）又称为"插件架构"（plug-in architecture），指的是软件的内核（core）做得相对较小，主要功能和业务逻辑都通过插件实现。

内核通常只包含系统运行的最小功能，插件则是互相独立的业务功能。插件之间的通信，应该减少到最低，避免出现互相依赖的问题。

 

微核架构的优点：

1、良好的功能延伸性（extensibility），需要什么功能，开发一个插件即可；

2、功能之间是隔离的，插件可以独立的加载和卸载，使得它比较容易部署；

3、可定制性高，适应不同的开发需要；

4、可以渐进式地开发，逐步增加功能。

微核架构的缺点：

1、扩展性（scalability）差，内核通常是一个独立单元，不容易做成分布式；

2、开发难度相对较高，因为涉及到插件与内核的通信，以及内部的插件登记机制。

微核架构的设计和开发难度较高，这就注定它在企业产品中用得不多，虽然它的优点还不少。

四、微服务架构

微服务架构（microservices architecture）是面向服务架构（service-oriented architecture，缩写 SOA）的升级。每一个服务就是一个独立的部署单元（separately deployed unit）。这些单元都是分布式的，互相解耦，通过远程通信协议（比如REST、SOAP）联系。

 

微服务架构分成三种实现模式：

• RESTful API 模式：服务通过 API 提供，云服务就属于这一类；
• RESTful应用模式：服务通过传统的网络协议或者应用协议提供，背后通常是一个多功能的应用程序，常见于企业内部；
• 集中消息模式：采用消息代理（message broker），可以实现消息队列、负载均衡、统一日志和异常处理，缺点是会出现单点失败，消息代理可能要做成集群。

微服务架构的优点：

1、展性好，各个服务之间低耦合；

2、容易部署，软件从单一可部署单元，被拆成了多个服务，每个服务都是可部署单元；

3、容易开发，每个组件都可以进行持续集成式的开发，可以做到实时部署，不间断地升级；

4、易于测试，可以单独测试每一个服务。

微服务架构的缺点：

1、由于强调互相独立和低耦合，服务可能会拆分得很细。这导致系统依赖大量的微服务，变得很凌乱和笨重，性能也会不佳；

2、一旦服务之间需要通信（即一个服务要用到另一个服务），整个架构就会变得复杂。典型的例子就是一些通用的 Utility 类，一种解决方案是把它们拷贝到每一个服务中去，用冗余换取架构的简单性；

3、分布式的本质使得这种架构很难实现原子性操作，交易回滚会比较困难。

微服务架构易开发、易测试、易部署，解耦，扩展性好，所以它成为当今的网红也绝非偶然。但服务变多变细，势必带来新的管理复杂性。好在当前工具工程能力的强大，管理复杂性在一定程度上可以通过自动化来解决。尽快如此，服务的划分仍然很重要，不要通过后端的自动化来掩盖前端的不足。

五、云架构

云架构（cloud architecture）主要解决扩展性和并发的问题，是最容易扩展的架构。云化软件架构的核心是数据库去中心化，数据变成可复制的内存数据单元。业务处理能力封装成一个个处理单元。业务流程和数据分离，业务状态外置，处理单元水平扩展。访问量增加，就新建处理单元；访问量减少，就关闭处理单元。由于没有中央数据库，所以扩展性的最大瓶颈消失了。由于每个处理单元的数据都在内存里，最好要进行数据持久化。云化架构对于云上应用的可靠性、高扩展和高并发至关重要。

这个模式主要分成两部分：处理单元（processing unit）和虚拟中间件（virtualized middleware）。

处理单元：实现业务逻辑；

虚拟中间件：负责通信、保持sessions、数据复制、分布式处理、处理单元的部署。

 

虚拟中间件又包含四个组件：

• 消息中间件（Messaging Grid）：管理用户请求和session，当一个请求进来以后，决定分配给哪一个处理单元；
• 数据中间件（Data Grid）：将数据复制到每一个处理单元，即数据同步。保证某个处理单元都得到同样的数据；
• 处理中间件（Processing Grid）：可选，如果一个请求涉及不同类型的处理单元，该中间件负责协调处理单元；
• 部署中间件（Deployment Manager）：负责处理单元的启动和关闭，监控负载和响应时间，当负载增加，就新启动处理单元，负载减少，就关闭处理单

云架构的优点：

1、高负载，高扩展；

2、动态部署。

云架构的缺点：

1、实现复杂，成本较高；

2、主要适合网站类应用，不合适大量数据吞吐的大型数据库应用；

3、较难测试。

以上是从技术本质，对架构进行分类。实际应用中，各种架构并不是孤立的，可以根据业务环境和业务诉求，对各种架构进行综合和嫁接。曾对微服务架构和微核架构进行综合，总结出微插件架构，适合于在资源受限的场景应用微服务的架构。另外，就如上面列举，每种架构都有其优点和缺点。优点不必多说，缺点则几乎都是通过工具工程能力的方法来规避，工具工程对软件架构非常重要。