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为什么要给架构建模?

ArchGuard 作为架构治理平台,“架构”作为核心概念贯穿始终,没有模型,何谈实现。因此,对“架构”这个有些抽象的词汇,我们开始尝试着对它一点点具象开来。 在为“架构”再建个模:如何用代码描述软件架构?中提到为了实现对架构的治理,有两个核心的部分就是架构模型、架构治理模型。这次我们探究的就是“架构模型”这一部分。

那么什么是架构?

先来重新看下几个定义:

《软件架构:架构模式、特征及实践指南》一书中 Neal Ford 对于架构的定义:

软件架构中包含系统的结构、系统必须支持的架构特征、架构决策以及设计原则。系统的结构是指实现该系统的一种或多种架构风格(如微服务、分层和微内核等)。架构特征定义了系统的成功标准。架构决策定义了一组关于如何构建系统的规则。设计原则是关于如何构建系统的非必须遵循的指导原则。

Bob 大叔(Robert C. Martin)的《架构整洁之道》书中的定义:

软件系统的质量是由它的构建者所决定的,软件架构这项工作的实质就是规划如何将系统切分成组件,并安排好组件之间的关系,以及组件之间互相通信的方式。

在 TOGAF(The Open Group Architecture Framework)中对架构有这么一个定义:

Architecture = Structure of Components + Relationships + Principles & Guidelines

这样看来,一些模糊的描述,仿佛逐渐清晰了起来。这些定义都有一些共同的部分,比如“组件”,“组件间的关系”,“指导原则”以及对于“架构风格”这个维度的泛化分析。

如何为架构建模?

架构是静态的,也是动态的,这个动态体现在架构处于设计到开发的不断演进,也体现在开发到运行的实际work。

这就有了 ArchGuard 的三态架构模型

  • 设计态
  • 开发态
  • 运行态

设计态

设计态是目标架构。目标架构简单来看的话,应当是符合某种特定架构风格的架构,比如分层架构,六边形架构等。 但是,基于现实来看,很难会有某个架构完全符合到标准标准架构风格,基于现实的权衡取舍,会有属于适合与当前状况的适配架构设计。甚至,会有多种架构风格混合使用。

到这里,仿佛有了一点点疑问,我们的目标架构一定要是标准的吗?不标准的架构会不会本身就有问题?

这个我们也思索了很久,但 ArchGuard 作为给架构师的工具,是为架构师服务的,将评判架构好坏的权力交给架构师,ArchGuard 只负责提供基于架构师意愿的最高效好用的效率提升。

所以这里,没有特定的规则,选取了 DSL 的方式,将目标架构设计的自由最大限度的交由架构师。

架构工作台己就绪,DSL 设计进行中,敬请期待!

开发态

开发态对应的实现架构。对于实现架构而言,是对系统现状的展示,从现有系统中分析出当前架构。通过对目标架构和实现架构的对比分析,可以对目标架构的落地进展进行追踪,并且通过对目标架构和实现架构减小偏差,真正实现架构守护。

运行态

运行态是体现在 APM、Docker、k8S 等等上的执行时架构。执行架构是对实现架构的补充,进一步验证当前架构的实际运行情况。但是,当我们观测到执行架构时,代码实现已经完成,这时再回过头来改动,成本巨大。所以,这一阶段的架构,更多的充当的是一个监控验证的作用。

贯穿三态,聚焦治理

在整个三态过程中,架构治理的成本逐步增加。在设计态,架构师有足够自由的方式来制定目标架构,在运行态,是对现实情况的反馈监控。因此,ArchGuard 对于架构治理的重点放在了开发态,在可治理的初期就进行介入,守护架构开发的整个流程。

演进中的架构模型

在表述我们(演进中)的架构模型之前,我们先引入架构视图[ASA]的概念:

概念体系架构视图

概念体系架构视图与应用领域紧密关联。

在概念视图中,我们使用“构件/连接子”模型来建模。

构件

构件是独立执行的对等实体,是主要应用功能的载体。构件通过端口与外界交互。大多数构件源自需求及应用领域,其他构件可能在支持全局性质时出现。

连接子

构件通信和控制连接子来完成,连接子关注控制方面。

[ASA]

领域模型

概念视图关注系统的领域模型,具体体现为系统(子系统)对应的聚合、实体、值对象等领域模型。可以通过UML类图的方式来展示领域模型的结构。

模块体系结构视图

在模块视图中,所有的应用功能、控制功能、适应和调节(对应概念视图中的构件/连接子)都要映射到模块。

模块有两个正交的结构:分解与层。系统的分解捕获了系统如何在逻辑上被分解成子系统和模块。模块还会被分配到某一特定的层,该层限制了这一模块与其他模块之间的依赖关系。

模块

一个模块相当于一个单独的概念元素(构件、端口、连接子或者角色),或者是概念元素的集合。

模块之间的交互通过接口来进行。

模块会被分配到某一特定的层,层限制了模块间的依赖关系。

[ASA]

如何划分和组织模块往往体现了架构的模式。常见的架构模式有:

  • 分层架构
  • 管道架构
  • 微内核架构
  • MVC
  • DDD/ModuledDDD
  • 微服务架构

不同的架构模式有着不同的模块划分和组织的方式,可以通过模块体系结构视图表现出来。

执行体系结构视图

执行视图依据系统运行时的平台元素(Plantform Element)来描述系统的结构。包括:操作系统任务、进程、线程、地址空间等。

[ASA]

在系统运行中,不同模块或子系统之间的连接可以被建模成Connection的形式,常见的连接方式有Http, RPC, 依赖注入,共享内存等等。

代码体系结构视图

代码体系视图与编程语言的具体实现紧密相关。

源代码构件、中间构件,部署构件映射到模块视图和执行视图中的元素。

[ASA]

代码视图与一个SubModule或者Workspace中的代码实现紧密关联,模块,包,文件的树状组织结构,构建工具,依赖库,AST,打包和部署的形式等都属于代码视图的模型。

模式划分原则

模式的名称大都基于某一种特定实现之上,但在实践中的运用并不一定完全相同。只要具备了某模式的一些关键特征,我们就可以认为遵循了该模式。

[POSA4]

系统级别的架构视图模型实现(演进中)

子系统(Workspace/Module)级别的架构视图模型实现(演进中)

  • 概念体系结构视图

  • 模块体系结构视图

  • 执行体系结构视图

  • 代码体系结构视图

参考资料

  • 《实用体系软件结构》[ASA]
  • 《面向模式的软件架构 卷1:模式系统》[POSA1]
  • 《面向模式的软件架构 卷4:分布式计算的模式语言》[POSA4]
  • 《软件架构:架构模式、特征及实践指南》