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【架构入门系列】什么是架构

对于想要入门架构的小白来说，我们必须要了解以下问题：

什么是架构
架构的目的
架构的复杂度来源
做架构需要具备的能力

【架构入门系列】什么是架构

什么是架构

软件架构指软件系统的顶层结构

系统：泛指由一群有关联的个体组成，根据某种规则运作，能完成个别元件不能单独完成的工作的群体。比如微信就是一个系统

顶层结构：系统可分为系统与子系统，差别在于系统可能是另外一个大系统的子系统。比如微信系统中还包含聊天、登录、支付、朋友圈等子系统。所以顶层结构更好地来将它们区分开来，避免架构层次混乱

不包括的方面：需求的详尽分析（所有功能需要在设计架构前已经分析清楚，架构师当然需要甄别需求，但软件架构需要基于清晰的需求）、系统中的实现细节（如聊天系统中使用哪种消息加密方式，这是详细设计中需要做的但不应该包含在顶层结构的设计，除非实现方式比较特殊直接影响到架构）

架构的目的

解决软件系统复杂度带来的问题

架构产生的直接原因是为了实现一个系统来完成业务需求，那么必定会带来一定的系统复杂度，从而衍生出一系列问题。我们做架构，就是需要提前将这些问题预想到并给出解决方案，这样才算一个合格的架构师

举一个学生管理系统的例子，需求是登录、注册、成绩管理、课程管理。我们一拿到这个需求的时候，首先需要识别出复杂度在哪里，然后给出一些解决方案

性能：一个学校的学生不多，大约1万左右，使用频率也不高，所以QPS非常低，一台主机作为Web服务器，一套MySQL数据库就可以了
高可用：如果Web服务器挂了几个小时，也无关痛痒，大不了重启服务器就能恢复，但数据库里的数据没了就非常严重了，所以必须考虑MySQL主备方案
扩展性：几乎不用考虑扩展性，现在的架构起码能抗住两倍于现在的流量
成本：只需要几台服务器
安全：由于学生的信息属于学生的隐私，所以需要对我们的入口进行控制，比如需要账号密码管理系统，密码需要加密存储，数据库需要使用复杂用户名密码以及IP白名单

所以该系统复杂度主要体现在存储的可靠性上，多使用一台服务器作为备库是最简单的解决方案，至于是否还需要另外的数据备份方式依情况而定

这个例子就是我们作为架构师的入门案例，我们通过对学生管理系统的架构进行设计，分析出了复杂度在哪里，并给与了解决方案，达到了架构的目的，但现实情况往往比较复杂，问题更多，我们需要一个更加系统的分析流程来进行架构

复杂度来源

想要对问题进行分析，那么首先需要知道问题产生的原因，现在我们来了解一下架构的复杂度来源

高性能

一方面是单机复杂度，就是在单台计算机内部实现高性能

除开硬件，操作系统就是发挥出高性能的关键，进程与线程则是操作系统中性能影响最大的方面，比如我们为了追求高性能，需要考虑多线程、多进程、进程间通信、多线程并发，还需要结合实际场景选择合适的方案

另一方面是集群复杂度，就是在多台计算机协作的情况下实现高性能

【架构入门系列】什么是架构

集群作为 任务分配 的使用方式：能够突破单台服务器的极限性能，通过增加更多的服务器来满足性能要求。比如一台Nginx服务器加几百台Web服务器确实可以达到一定程度的高性能服务，但不能充分发挥出服务器集群的极限性能，因为服务器之间除了分担流量，毫无配合。

任务分配的意思是指每台机器都可以处理完整的业务任务，不同的任务分配到不同的机器上执行。一个任务分配器（Nginx、LVS）加上几个业务服务器就能完成这种架构，但详细来讲，任务分配器还需要进行一些配置（跟业务服务器的连接方式、动态更新配置、选择合适的分配算法）

当流量变大，一个任务分配器也是不够用的，需要一个任务分配集群，然后在任务分配集群前加上DNS轮询进行请求分配；业务服务器的数量也会大大增加，增加了管理的难度

【架构入门系列】什么是架构

集群作为 任务分解 的使用方式：由于业务变得复杂起来，一个请求可能会有很多不同的事情需要后台处理，比如消耗CPU的计算，消耗网络和磁盘IO的数据传输，所以将不同的功能对应到不同子系统中，然后针对不同业务的不同性能需求，分别进行独立的优化。这样不需要对整个系统进行修改，仅仅影响某个业务。这其实就是将单体应用拆分成若干小服务的做法，跟微服务类似，小服务也不能太多，否则会因为服务之间的消息传递大大降低性能