每個架構師都應該研究下康威定律

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這篇文章的分享者楊波具有超過10年的互聯網分佈式系統研發和架構經驗,曾先後就職於eBay中國研發中心(eBay CDC)、攜程、唯品會(VIPShop)等。本文由攀爬的蝸牛以及田光整理。36氪經授權轉載自微信公衆號“聊聊架構”。聊聊架構是InfoQ旗下的垂直社區,主要關注傳統企業以及互聯網企業的系統架構,微信號:archtime。

今天的分享主要來自我之前的工作經驗以及平時的學習總結和思考。我之前的背景主要是做框架、系統和平臺架構,之前的工作過的公司eBay、攜程、唯品會都是平臺型互聯網公司,所以今天主要帶着平臺架構視角和大家分享心得體會。架構的視角每個人都不一樣,可以說一萬種眼光,有業務架構、安全架構、平臺架構、數據架構,各不相同,這裏僅是我的一家之言,歡迎大家加入『聊聊架構』社羣參與討論。今天聊的話題主要包括以下幾點:

  • 我對架構定義的理解
  • 架構的迭代和演化性
  • 構建閉環反饋架構(Architecting for closed loop feedback)
  • 談談微服務架構和最新主題
  • 架構和組織文化關係
  • 架構師心態和軟技能
  • 我對一些架構師爭議主題的看法
我對架構定義的理解

大概在7~8年前,我曾經有一個美國對口的架構師mentor,他對我講架構其實是發現利益相關者(stakeholder),然後解決他們的關注點(concerns),後來我讀到一本書《軟件系統架構:使用視點和視角與利益相關者合作》,裏面提到的理念也是這樣說:系統架構的目標是解決利益相關者的關注點。

每個架構師都應該研究下康威定律

這是從那本書裏頭的一張截圖,我之前公司分享架構定義常常用這張圖,架構是這樣定義的:

  • 每個系統都有一個架構
  • 架構由架構元素以及相互之間的關係構成
  • 系統是爲了滿足利益相關者(stakeholder)的需求要構建的
  • 利益相關者都有自己的關注點(concerns)
  • 架構由架構文檔描述
  • 架構文檔描述了一系列的架構視角
  • 每個視角都解決並且對應到利益相關者的關注點。

架構系統前,架構師的首要任務是盡最大可能找出所有利益相關者,業務方,產品經理,客戶/用戶,開發經理,工程師,項目經理,測試人員,運維人員,產品運營人員等等都有可能是利益相關者,架構師要充分和利益相關者溝通,深入理解他們的關注點和痛點,並出架構解決這些關注點。架構師常犯錯誤是漏掉重要的利益相關者,溝通不充分,都會造成架構有欠缺,不能滿足利益相關者的需求。利益相關者的關注點是有可能衝突的,比如管理層(可管理性)vs技術方(性能),業務方(多快好省)vs 技術方(可靠穩定),這需要架構師去靈活平衡,如何平衡體現了架構師的水平和價值。

關於架構的第二點定義是說架構主要關注非功能性需求(non-functional requirements),即所謂的-abilities。

每個架構師都應該研究下康威定律

這個是我上次公司內分享的一個圖。

每個架構師都應該研究下康威定律

這個是slideshare一個ppt裏頭截取的,兩個圖都是列出了架構的非功能性關注點;關於架構的水平該如何衡量,去年我看到一句話,對我影響很大。

Architecture represents the significant design decisions that shape a system, wheresignificant is measured by cost of change.

翻譯爲中文就是,架構表示對一個系統的成型起關鍵作用的設計決策,架構定系統基本就成型了,這裏的關鍵性可以由變化的成本來決定。這句話是Grady Booch說的,他是UML的創始人之一。

進一步展開講,架構的目標是用於管理複雜性、易變性和不確定性,以確保在長期的系統演化過程中,一部分架構的變化不會對架構的其它部分產生不必要的負面影響。這樣做可以確保業務和研發效率的敏捷,讓應用的易變部分能夠頻繁地變化,對應用的其它部分的影響儘可能地小。

我剛入軟件開發這個行業之出,談的架構主要是性能,高可用等等。現在,見過無數遺留系統,特別是國內企業IT的現狀,無數耦合性系統的遺留系統,不良的架構象手銬一樣牢牢地限制住業務,升級替換成本非常巨大, 所以我更加關注可理解,可維護性,可擴展性,成本 。我想補充一句,創業公司創業之初獲得好的架構師或技術CTO非常重要。

架構的迭代和演化性

我是屬於老一代的架構師,99年參加工作。職業初學了很多RUP,統一軟件過程的理念。RUP的理念對我的架構有很深的影響,RUP總結起來就是三個特點:

  • 用例和風險驅動Use Case and risk driven
  • 架構中心Architecture centric
  • 迭代和增量Iterative and incremental

RUP很注重架構,提倡以架構和風險驅動,該開始一定要做端到端的原型prototype;通過壓測驗證架構可行性,然後在原型基礎上持續迭代和增量式開發,開發->測試->調整架構->開發,循環,如下圖所示:

每個架構師都應該研究下康威定律

從上圖可以看出架構師要儘可能寫代碼,做測試,紙上談兵式做架構而後丟給團隊的作法非常不靠譜(除非是已經非常清晰成熟的領域)。另外,做技術架構的都有點完美主義傾向,一開始往往喜歡求大求全,忽視架構的演化和迭代性,這種傾向易造產品和用戶之間不能形成有效快速反饋,產品不滿足最終用戶需求,繼續看下面兩個圖:


每個架構師都應該研究下康威定律

每個架構師都應該研究下康威定律

第一個圖是講最小可用產品(Minimum Viable Product, MVP)理念,做出最小可用產品,儘快丟給用戶試用,快速獲取客戶反饋,在此基礎上不斷迭代和演化架構和產品。第二個圖是過度工程(Over Engineering)的問題,其實也是講產品架構和用戶之間沒有形成有效的反饋閉環,架構師想的和客戶想的不在一個方向上,通過最小可用產品,快速迭代反饋的策略,可以避免這種問題。注意,在系統真正地投入生產使用之前,再好的架構都只是假設,產品越晚被使用者使用,失敗的成本和風險就越高,而小步行進,通過MVP快速實驗,獲取客戶反饋,迭代演化產品,能有效地減少失敗的成本和風險。

另外,多年的經驗告訴我,架構,平臺不是買來的,也不是用一個開源就能獲得的,也不是設計出來,而是長期演化才能落地生根的給大家推薦兩篇不錯的微信文章(微信不能插入鏈接,根據題目Google下即可):

  • 58同城沈劍:好的架構源於不停地衍變,而非設計
  • 宜人貸系統架構–高併發下的進化之路

兩篇文章其實都是講架構的迭代和演化性,值得每個架構師學習吸收。

構建閉環反饋架構

先分享一個鏈接,這幾年對我架構影響最深的一篇文章。這篇文章是關於DevOps的,但對系統架構同樣適用:http://itrevolution.com/the-three-ways-principles-underpinning-devops/ 

每個架構師都應該研究下康威定律

第一條道路,系統思維,開發驅動的組織機體,其能力不是製作軟件,而是持續的交付客戶價值,架構師需要有全局視角和系統思維(System Thinking),深入理解整個價值交付鏈,從業務需求、研發、測試、集成,到部署運維,這條價值鏈的效率並不依賴於單個或者幾個環節,局部優化的結果往往是全局受損,架構師要站在系統高度去優化整個價值交付鏈,讓企業和客戶之間形成快速和高效的價值傳遞。

每個架構師都應該研究下康威定律

聊聊架構第二條道路,強化反饋環,任何過程改進的目標都是加強和縮短反饋環。剛入行的工程師,也是中國學生的普遍問題,就是生產運維意識不足(監控是系統反饋的重要環節)。有兩種化這樣講的:

  • no measurement, no improvement沒有測量,就沒有改進和提升
  • What your measure is what you get你測量什麼,就得到什麼

沒有監控或者監控不完善的系統相當於裸奔,開車上高速無儀表盤。有一篇很多錯的關於測量驅動開發的文章,在InfoQ上的,向大家推薦:

http://www.infoq.com/cn/articles/metrics-driven-development

這篇文章提出了度量驅動開發的理念,即所謂MDD,在系統,應用和業務,通過三級監控,構建三個反饋環,在監控測量基礎上持續改進系統和架構,我最近也在參考這個理念設計一個電商平臺的技術架構,見下圖:

每個架構師都應該研究下康威定律

這是一個電商平臺的架構,整個體現了閉環架構的思想,右側是整個平臺的反饋監控環節。具體如下:

  • 系統層監控計算網絡存儲,構建系統層的反饋環
  • 應用服務層,監控業務、應用、服務,甚至整個研發流程,構建應用和服務層的反饋環
  • 客戶體驗層,監控端用戶和分析網站用戶的行爲,構建和客戶的反饋環

下面這個圖展示了系統提升和改進的一般方法:

每個架構師都應該研究下康威定律

收集->測量->調整->閉環重複,在有測量數據和反饋的基礎上,系統、應用、流程和客戶體驗纔有可能獲得持續的提升和改善,否則沒有數據的所謂改進只能靠拍腦袋或者說猜測。

每個架構師都應該研究下康威定律

第三條道路,鼓勵勇於承擔責任,冒險試錯和持續提升的文化。這點是最難的,一般和企業人才密度有關。工具,技術,流程只是一個公司的冰山浮出水面的部分,而真正對企業效能影響大的則是冰山水下的部分,即企業的人和文化,架構師作爲技術和架構的佈道者,有責任義務鼓勵和推動試錯文化。

架構師要深入領會這三條道路,關注整個價值交付鏈的效率,關注每個環節的閉環反饋,鼓勵和推動公司的試錯文化,打造全系統的閉環架構(Architecting for closed loop feedback),提升整個系統效能。下圖的DevOps和每日交付是每一個互聯網系統架構師的夢想和努力的方向。

每個架構師都應該研究下康威定律

談談微服務架構微服務

我想大家都聽得很多了,我本人也非常關注和推崇微服務,從技術角度講,我認爲微服務主要體現的是單一職責和關注分離的思想,從單進程模塊化進一步拓展到跨進程分佈式的模塊化。微服務是獨立的開發、測試、部署和升級單元,正如我在第一點架構定義中提到的,微服務中每個服務可以獨立演變,它的cost of change比較小,整體架構比較靈活,是一種支持創新的演化式架構。去年MartinFowler寫了兩篇文章,給微服務潑冷水的,建議大家好好讀下。

  • http://martinfowler.com/bliki/MicroservicePrerequisites.html
  • http://martinfowler.com/bliki/MicroservicePremium.html

每個架構師都應該研究下康威定律

這個圖講什麼時候該引入微服務。微服務有額外成本的,需要搭建框架、發佈、監控等基礎設施。初創和小規模團隊不建議採用。主要決定因素系統複雜性和團隊規模,當到達一個點,單塊架構嚴重影響效率才考慮 。另外補充一點,微服務更多是關於組織和團隊,而不是技術。

架構和組織文化關係

再談一下康威定律:

Conway’s law: Organizations which design systems[...] are constrained to produce designs which are copies of the communication structures of these organizations.

(設計系統的組織,其產生的設計和架構等價於組織間的溝通結構。 )

從單塊架構到微服務架構是這個定律的很到體現。

每個架構師都應該研究下康威定律

團隊是分佈式的,系統架構是單塊的,開發,測試,部署協調溝通成本大,嚴重影響效率,嚴重時團隊之間還容易起衝突conflict。

每個架構師都應該研究下康威定律

將單塊架構解耦成微服務,每個團隊開發,測試和發佈自己負責的微服務,互不干擾,系統效率得到提升。

可見,組織和系統架構之間有一個映射關係(1 ~ 1 mapping),兩者不對齊就會出各種各樣的問題,一方面,如果你的組織結構和文化結構不支持,你也無法成功建立高效的系統架構,例如集中式和嚴格職能(業務, Dev, QA, Deployment, Ops)的企業,很難推行微服服務和DevOps,推行Docker/PaaS平臺也會比較困難,這樣的組織職能之間都傾向於局部優化(local optimization),無法形成有效和合作和閉環。

反過來也是成立的,如果你的系統設計或者架構不支持,那麼你就無法成功建立一個有效的組織;作爲系統架構師,一定要深入領會康威定律,設計系統架構之前,先看清組織結構,也要看組織文化(民主合作式,集權式,叢林法則式,人才密度),再根據情況調整系統架構或者組織架構。

架構師心態和軟技能

空杯,或者說開放心態(open minded)是一個成熟架構師的應有心態,stay hungry, stay foolish, 心態有多開放,視野就有多開闊。來自《高效能人士的七個習慣~史蒂芬~柯維》的一句話送給每一個架構師 :

如果一位具有相當聰明才智的人跟我意見不同,那麼對方的主張必有我尚未體會的奧祕,值得加以瞭解。與人合作最重要的是,重視不同個體的不同心理、情緒與智能,以及個人眼中所見的不同世界。與所見略同的人溝通,益處不大,要有分歧纔有收穫。

另外再推薦一個本書《軟件架構師的12項修煉》,這書中三個觀點很值得每個架構師學習領會:

  • soft skills are always hard than hard skills,軟技能比硬技能難
  • choosing relationship over correctness ,注重關係重於誰對誰錯
  • 架構的政治性,在中大型公司裏混的架構師尤其要學習

政治指的是和他人協作將事情搞定的藝術,架構是一種社交活動,在技術的世界裏,個人主義很容易被打敗,即使你的目的是好的技術是最優的,技術決策是政治決策(technical decisions are political decisions),一個技術產品,一波人可以做,另一波人也可以做,到底誰做的好,真不好說,不管誰做,都給業務套上了一副手銬。

架構師如何提升?實戰,實戰,實戰!規劃職業,找好的團隊和項目,總結分享,學習GitHub開源項目,儘可能參與和開創自己的開源項目和產品,並長期積累。

我對一些架構師爭議主題的看法

主要爭議是兩個話題:

  • 技術和業務的關係。
  • 架構師要寫代碼嗎?

架構師怎麼回答這類問題?一個成熟架構師的口頭禪:視情況而定,不一定,是也不是,it depends。技術和業務,架構師要理解業務嗎,看產品和客戶,如果是業務性產品,肯定要理解業務,如果是技術型產品,就不一定。

架構師要寫代碼?也不一定,個人覺得儘可能要寫,如果你寫過十年以上代碼了,每年不少於2萬行,都玩通了,可以不寫。另外架構師如果寫代碼,要把控度,不要一頭鑽入代碼,花大量時間解決細節和複雜性問題,忽視全局和系統性問題。


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