架构基础常识

系统

系统（System） 是由多个相互作用的组成部分构成的整体，这些组成部分通过特定的方式组织在一起以实现某种功能或目标。系统可以是物理的、生物的、社会的、经济的，也可以是抽象的信息系统等。一个系统的定义通常包含以下几个要素：

• 边界：明确区分系统内部与外部环境的界限。
• 元素：构成系统的各个部分或组件。
• 关系：元素之间的相互联系和交互方式。
• 输入/输出：系统从外界获取的信息、资源或指令（输入），以及它对外界产生的影响或结果（输出）。
• 目标：系统运作所追求的目的或达成的效果。
• 在计算机科学领域中，信息系统 特指用于处理数据并提供信息支持的人工制造系统。这类系统通常包括硬件设备、软件程序、数据库、网络设施以及相关人员和流程。

致广大层面

尽精微

系统与架构的关系

• 架构（Architecture） 是对系统结构及其行为进行高层次描述的一种方法，它定义了系统的主要组成部分、它们之间的相互关系以及指导原则。简而言之，架构决定了“如何构建”一个系统，而不仅仅是描述系统的“是什么”

什么叫架构的规律

架构的规

1. 架构推理的价值：

• • 研究系统可以帮助全面理解架构，抓住架构的核心内核。
  • 通过技术升级换代推动核心内核的升级，从而带来全局架构的升级。

1. 架构的基本要素：

• • 组件：系统中的各个部分，例如汽车中的发动机。
  • 连接：组件之间的联系，例如发动机与变速箱的连接。
  • 约束：设计中的限制条件，例如热力学定律。

1. 解构与优化：

• • 解构：拆解系统的组成部分，例如将发动机拆解为气缸体、平衡轴和曲轴连杆机构。
  • 优化重组：根据业务需求对组件进行优化后再重组，例如将舒适型A8优化为越野型Q8。

1. 提炼与抽象：

• • 结构提炼：从不同系统中提炼出共性特征，例如不同车型共用的发动机。
  • 抽象下沉：将共性特征下沉到中后台，形成标准化组件，提高整体效能。

1. 前台与中后台架构：

• • 前台架构：具体产品的设计，例如奥迪A8车型。
  • 中后台架构：支持前台产品的标准化组件，例如发动机流水线。

1. 分层架构与全局架构：

• • 分层架构：全流程环节中的每个节点或多个节点之间的架构。

• • • 分层架构是一种将应用程序按照逻辑功能划分为多个独立层次的架构模式。每一层负责特定的功能，并且通常只与其直接相邻的上下层进行交互。
    • 典型层次：

表示层（Presentation Layer）：负责用户界面和用户体验。

业务逻辑层（Business Logic Layer）：处理应用的核心业务规则和流程。

数据访问层（Data Access Layer）：管理数据存储及检索操作。

优点：

模块化设计：每个层次可以独立开发、测试和维护，提高了代码的可维护性和扩展性。

易于理解：清晰的层次划分使得系统的结构更加直观，便于新开发者快速上手。

灵活性：可以根据需求变化灵活地调整某个层次而不影响其他部分。

缺点：

性能开销：由于各层之间的通信需要额外的时间和资源，可能会导致一定的性能损失。

复杂度增加：随着层数增多，系统的总体复杂度也会相应提高。

• • 全局架构：某个业务或行业的全流程视角的架构。

• • • 核心概念：

全局架构指的是将整个应用程序作为一个单一的整体来构建，所有的组件和服务都被紧密耦合在一起，共同部署在一个进程中运行。

所有功能都集成在一个大型代码库中，共享内存空间，减少了跨进程调用带来的延迟。部署简单，只需管理一个应用程序实例。

• • • 优点：

开发效率高：对于小型项目或初期开发阶段，无需考虑过多的服务拆分问题，开发速度较快。

内部通信高效：由于所有组件都在同一个进程中，内部函数调用非常快，没有网络延迟。

• • • 缺点：

扩展性差：当系统规模增大时，难以对某一特定功能进行独立扩展，容易造成瓶颈。

维护成本高：任何修改都需要重新编译整个项目，增加了版本控制和回归测试的工作量。

技术债务累积：随着时间推移，代码库变得越来越庞大和复杂，引入新技术或重构现有代码变得更加困难。

• • 主要区别总结

特性 分层架构 全局架构（单体架构）

系统划分 按功能划分为多个独立层次 整个应用程序作为单一整体

开发难度 初期复杂度较高，但长期更易维护 初期简单，后期维护难度大

性能表现 可能会因层间通信带来性能损耗 内部通信高效，无网络延迟

扩展性 易于水平扩展，支持微服务化 扩展性差，不易分割

部署方式 多个服务分别部署 单一应用程序实例

维护成本 低，各层可独立更新 高，需整体更新

1. 业务环与节点：

• • 一个完整的平台性架构包括一个业务环，多个节点，每个节点有内核和分层结构。

1. 应用基础架构：

• • 产品架构和应用基础架构在系统架构确定之后推出。
  • 应用技术架构包括应用逻辑架构和应用物理架构。

通过这些要点，我们可以理解架构设计的复杂性和系统性，强调解构、优化、提炼、抽象等方法在架构设计中的重要性，以及前台与中后台架构、分层与全局架构的关系。

架构的"律" (变化）

1. 架构的演变节奏：

• • 架构的演变节奏是有规律可循的，有三个主要规律：

1. 1. 1. 对立统一规律（矛盾法则）：

• • • • 问题即矛盾，通过解决矛盾推动架构演变。

1. 1. 1. 质量互变规律：

• • • • 量变引发质变，质变之后又会引发新一轮的量变，最终再引发质变。例如，系统的QPS增加到一定程度时，架构必须发生变化。

1. 1. 1. 否定之否定规律：

• • • • 科技进步带来新的解决方案，虽然问题定义相对稳定，但需要用新的技术手段解决已有问题。这过程中会遇到阻力和对抗，需要判断和推动真正的创新。

1. 1. 质量互变规律的具体应用：

• • • 量变引发质变：

• • • • 在业务逐渐复杂的过程中，应用物理架构会发生质的变化。例如，最初所有逻辑都放在一个应用中，随着业务复杂度增加，需要将应用拆分为多个应用，最终形成平台。
      • 随着用户量增加，性能要求提高，架构需要各种压测工具、性能监控平台等补充，体现了质量互变规律在架构演进中的作用。

• • • 数据驱动决策和大数据系统：

• • • • 随着需求量增加，质量互变规律不断迭代，导致架构的更新换代。

1. 1. 1. 架构设计中的考虑：

• • • • 在设计架构时，必须考虑哪些量会影响系统变化（如用户量、产品服务的数量、质量、频次等）。
      • 通过推理量增加过程中系统可能出现的问题，提前规划系统架构的质变。
      • 面试中常问的问题如“如果QPS增加十倍，系统哪里需要变化？”也是质量互变规律的应用

• • 总结来看，架构演变的节奏和规律需要架构师深入理解和应用，通过对矛盾的解决、量变引发质变、科技进步带来的否定之否定，不断推动架构的优化和更新换代。

1. 1. 对立统一规律的本质：

• • 对立统一规律，即矛盾法则，是指系统中存在矛盾，并且这些矛盾是可以被推理和解决的。不同阶段系统要解决的问题是不一样的。

1. 1. 1. 架构演变中的对立统一规律：

• • • • 案例：ALIEXPRESS：

• • • • • 2015年以前，架构的演变符合质量互变规律，随着业务增长，架构从集中式演变为高可用的分布式架构。
        • 2015年决策从C2C转B2C，基于用户市场矛盾的判断，架构演变受到对立统一规律的影响。
        • 中台化改造过程中，架构演变也受到质量互变规律和对立统一规律的影响。

1. 1. 1. 对立统一规律的具体解读：

• • • • 统一（合）：系统不同模块的紧密配合。
      • 对立（离）：模块之间产生缝隙，不再匹配，需求不再被满足。
      • 匹配度：匹配度越高，缝隙越小；匹配度越低，缝隙越大。矛盾法则就是解决匹配度的问题。

1. 1. 1. 社会矛盾的演变与平台出现：

• • • • 90年代：物质诉求增加，低价商品品类和数量不足，出现物理商城。
      • 20年代：信息不匹配，低价商品品类和数量增加但流通不畅，出现淘宝。
      • 后期：高收入人群对高质量商品需求增加，出现京东和天猫。
      • 近期：老龄化和贫富差距导致低收入人群对低价商品需求增加，出现拼多多和淘特。

1. 1. 1. 对社会研究的重要性：

• • • • 了解人群的发展趋势、生产力变化、老龄化等要素，定义社会矛盾，判断架构趋势方向。
      • 通过研究人类社会，特别是中国社会，清晰透彻地定义下一个阶段的矛盾，推动架构演进。

1. 1. 1. 钓鱼研究的启示：

• • • • 钓鱼爱好者对鱼群习性的研究深度，启示我们对人群研究的重要性。
      • 研究人群的演变趋势和需求变化，有助于定义社会矛盾和架构趋势。

总结来看，对立统一规律在架构演进中的重要性不可忽视。通过研究系统中的矛盾，理解匹配度，结合社会矛盾的演变，架构师可以更准确地把握架构的演变方向，推动系统的优化和更新。同时，深入研究人类社会的发展趋势，特别是中国社会，有助于定义下一个阶段的矛盾和架构趋势。

1. 1. 否定之否定的规律

1. 1. 1. 电商核心问题：匹配

• • • • 电商的核心是解决匹配问题，主要体现在零售场景下的周边匹配和产业链闭环的匹配。

1. 1. 1. 信息化与数字化

• • • • 信息化技术：提升决策效率。
      • 数字化技术：提升决策效果。
      • 当信息化发展到一定程度时，数字化也会随之发展。

1. 1. 1. 平台发展阶段

• • • • 从C TO CB TO C，再迈向C TO M（消费者到制造商）。
      • 实现C TO M需要消费阶段的数据回流到生产阶段，实现按需生产，减少库存。

1. 1. 1. 数字化转型和升级

• • • • 核心方向：改造各行各业，特别是电商行业，推动CTM发展。
      • 挑战：行业标准化 、中台化、平台化、云化等。
      • 安全性：企业对数据上云的安全性存在疑虑。

1. 1. 1. 架构演进规律

• • • • 架构演变遵循一定的规律，需要寻找引发架构演变背后的规律。
      • 作为架构师，需要理解对立统一规律（矛盾法则），这对定义和解决问题至关重要。

1. 1. 1. 挑战与解决方案

• • • • 数字化转型过程曲折，企业对投入产出比和安全性存在担忧。
      • 消除信息孤岛和实现云化是关键，但过程漫长且复杂。

总结起来，电商行业的核心在于解决匹配问题，通过信息化和数字化技术提升决策效率和效果，并逐步实现从C TO M的发展目标。数字化转型和升级是关键方向，但面临诸多挑战，需要架构师理解和应用架构演变的规律，逐步推动行业的标准化、中台化、平台化和云化发展。