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2020
07-30

架构师必知|Apache架构师总结的30条设计原则


本文作者叫 Srinath,是一位科学家,软件架构师,也是一名在分布式系统上工作的程序员。他是 Apache Axis2 项目的联合创始人,也是 Apache Software 基金会的成员。他是 WSO2 流处理器(wso2.com/analytics)的联席架构师。Srinath 撰写了两本关于 MapReduce 和许多技术文章的书。他获得了博士学位。来自美国印第安纳大学。

Srinath 通过不懈的努力最终总结出了 30 条架构原则,他主张架构师的角色应该由开发团队本身去扮演,而不是专门有个架构师团队或部门。Srinath 认为架构师应该扮演的角色是一个引导者,讨论发起者,花草修建者,而不是定义者和构建者。Srinath 为了解决团队内部的架构纷争和抉择,制定了以下 30 条原则,这些原则被成员们广泛认可,也成为了新手架构师的学习途径。

基本原则

原则 1: KISS(Keep it simple,sutpid) :保持每件事情都尽可能的简单。用最简单的解决方案来解决问题。

Guide:简单即是复杂!拿你的代码来说,你想要写的简单且容易理解的话,你就需要花更多的时间去思考。

原则 2: YAGNI(You aren’t gonna need it):不要去搞一些不需要的东西,需要的时候再搞吧。

Guide : 这一点我被 diss 过好几次,之前的时候,我总是臆想觉得某个功能以后可能会用到,然后就顺手把它实现了,实际到了后面并没用上,反而造成了代码冗余。

原则 3: 爬,走,跑。换句话说就是先保证跑通,然后再优化变得更好,然后继续优化让其变得伟大。迭代着去做事情,敏捷开发的思路。对于每个功能点,创建里程碑(最大两周),然后去迭代。

原则 4: 创建稳定、高质量的产品的唯一方法就是自动化测试。所有的都可以自动化,当你设计时,不妨想想这一点。

Guide:单侧还是很有必要的,但是没有一个恒定的标准说你应该怎么去做。

原则 5: 时刻要想投入产出比(ROI)。就是划得来不。

原则 6: 了解你的用户,然后基于此来平衡你需要做哪些事情。不要花了几个月时间做了一个 devops 用户界面,最后你发现那些人只喜欢命令行。此原则是原则 5 的一个具体表现。

Guide:是否有站在用户的角度思考问题呢?是否是为了用新技术而用新技术?

原则 7: 设计和测试一个功能,尽可能的独立。当你做设计时,应该想想这一条。从长远来看这能给你解决很多问题,否则你的功能只能等待系统其他所有的功能都就绪了才能测试,这显然很不好。有了这个原则, 你的版本将会更加的顺畅。

原则 8: 不要搞花哨的。我们都喜欢高端炫酷的设计。最后我们搞了很多功能和解决方案到我们的架构中,然后这些东西根本不会被用到。

Guide:简单点!说话的方式简单点!

功能选择

原则 9: 不可能预测到用户将会如何使用我们的产品。所以要拥抱 MVP(Minimal Viable Product),最小可运行版本。这个观点主要思想就是你挑几个很少的使用场景,然后把它搞出来,然后发布上线让用户使用,然后基于体验和用户反馈再决定下一步要做什么。

原则 10: 尽可能的做较少的功能。当有疑问的时候,就不要去做,甚至干掉。很多功能从来不会被使用。最多留个扩展点就够了。

原则 11: 等到有人提出再说(除非是影响核心流程,否则就等到需要的时候再去做)。

原则 12: 有时候你要有勇气和客户说不。这时候你需要找到一个更好的解决方案来去解决。记住亨利福特曾经说过的 :”如果我问人们他们需要什么,他们会说我需要一匹速度更快的马”。记住:你是那个专家,你要去引导和领导。要去做正确的事情,而不是流行的事情。最终用户会感谢你为他们提供了汽车。

服务端设计和并发

原则 13: 要知道一个 server 是如何运行的,从硬件到操作系统,直到编程语言。优化 IO 调用的数量是你通往最好架构的首选之路。

原则 14: 要了解 Amdhal 同步定律。在线程之间共享可变数据会让你的程序变慢。只在必要的时候才去使用并发的数据结构,只在必须使用同步(synchronization)的时候才去使用同步。如果要用锁,也要确保尽可能少的时间去 hold 住锁。如果要在加锁后做一些事情,要确保自己在锁内会做哪些事情。

原则 15: 如果你的设计是一个无阻塞且事件驱动的架构,那么千万不要阻塞线程或者在这些线程中做一些 IO 操作,如果你做了,你的系统会慢的像骡子一样。

分布式系统

原则 16: 无状态的系统的是可扩展的和直接的。任何时候都要考虑这一点,不要搞个不可扩展的,有状态的东东出来,这是起码的。

原则 17: 保证消息只被传递一次,不管失败,这很难,除非你要在客户端和服务端都做控制。试着让你的系统更轻便(使用原则 18)。你要知道大部分的承诺 exactly-once-delivery 的系统都是做了精简的。

原则 18: 实现一个操作尽可能的幂等。这样的话就比较好恢复,而且你还处于至少一次传递(at least once delivery)的状态。

原则 19: 知道 CAP 理论。可扩展的事务(分布式事务)是很难的。如果可能的的话,尽可能的使用补偿机制。RDBMS 事务是无法扩展的。

原则 20: 分布式一致性无法扩展,也无法进行组通信,也无法进行集群范围内的可靠通信。理想情况下最大的节点限制为 8 个节点。

原则 21: 在分布式系统中,你永远无法避免延迟和失败。

用户体验

原则 22: 要了解你的用户和清楚他们的目标。他们是新手、专家还是偶然的用户?他们了解计算机科学的程度。极客喜欢扩展点,开发者喜欢示例和脚本,而普通人则喜欢 UI。

原则 23: 最好的产品是不需要产品手册的。

Guide:这个是说产品易用。很多人觉得敏捷开发下不需要文档,实际上,一个系统即是在敏捷开发的情况下,有些必要的文档比如重大更新记录、相关硬件设施等等还是需要的。

原则 24: 当你无法在两个选择中做决定的时候,请不要直接把这个问题通过提供配置选项的方式传递给用户。这样只能让用户更加的发懵。如果连你这个专家都无法选择的情况下,交给一个比你了解的还少的人这样合适吗?最好的做法的是每次都找到一个可行的选项;次好的做法是自动的给出选项,第三好的做法是增加一个配置参数,然后设置一个合理的默认值。

原则 25: 总是要为配置设置一个合理的默认值。

原则 26: 设计不良的配置会造成一些困扰。应该总是为配置提供一些示例值。

原则 27: 配置值必须是用户能够理解和直接填写的。比如:不能让用户填写最大缓存条目的数量,而是应该让用户填写可被用于缓存的最大内存。

原则 28: 如果输入了未知的配置要抛出错误。永远不要悄悄的忽略。悄悄的忽略配置错误往往是找 bug 花了数小时的罪魁祸首。

艰难的问题

原则 29: 梦想着新的编程语言就会变得简单和明了,但往往要想真正掌握会很难。不要轻易的去换编程语言。

原则 30: 复杂的拖拉拽的界面是艰难的,不要去尝试这样的效果,除非你准备好了 10 人年的团队。

最后,说一个我的感受。在一个理想的世界里,一个平台应该是有多个正交组件组成-每个组件都负责一个方面(比如,security,messaging,registry,mdidation,analytics)。好像一个系统构建成这样才是完美的。

但不幸的是,现实中我们很难达到这样的状态。因为在项目初始状态时,很多事情是不确定的,你无法做到这样的独立性,现在我更倾向于在开始的时候适当的重复是必要的,当你尝试铲除他们的时候,你会发现引入了新的复杂性,分布本身就意味着复杂。有时候治愈的过程要比疾病本身更加的糟糕。

总结

作为一个架构师,应该像园丁一般,更多的是修剪花草,除草而不是去定义和构建,你应该策划而不是指挥,你应该去修剪而不是去定义,应该是讨论而不是贴标签。

虽然在短期内可能会觉得也没什么,但从长远看,指导团队找到自己的方式会带来好处。如果你稍不留神,就很容易让架构成为一个空洞的词汇。比如设计者会说他的架构是错误的,但不知道为什么是错误的。一个避免这种情况的好办法就是有一个原则列表,这个原则列表是被广泛接受的,这个列表是人们讨论问题的锚点,也是新手架构师学习的路径。

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