经典软件架构指标

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架构指标

性能

性能是指响应能力:响应特定事件所需的时间,或给定时间间隔内处理的事件数。性能具备如下指标:编程

  1. 延迟 :表示得到响应以前通过的时间间隔。
  2. 吞吐量:是指在固定时间间隔内得到的响应数。
  3. 可用容量:以上度量的结合体。
  4. 可调度的利用率:利用率是资源繁忙时间的百分比,而可调度的利用率是知足必定时间要求的最大利用率。
  5. 数据丢失:若是使用缓存来提升性能,那么缓存未命中将成为性能指标。

可靠性

可靠意味着质量或性能始终如一,且可以被信任。可靠性能够用平均故障间隔时间(MTBF)来表示,计算公式为:exp(-t/MTBF)。缓存

可靠性很难用数字度量。但咱们能够用代码复杂度、测试覆盖率来了解可靠性的边缘状况。遵循最佳工程实践将产生更好的产品。使用更好的管理实践和流程,能够实现更高的可靠性。安全

可用性

表示可用系统时间与总工做时间的比率。这是可靠性之上的另外一层。它是系统掩盖或修复特定阈值(例如时间间隔)内故障的能力。公式:架构

在这里插入图片描述

  • MTBF = 平均无端障时间;
  • MTTR = 平均修复时间。

弹性

弹性指的是系统遇到问题时能够降级(而非中断服务),等待问题修复完成,表示的是系统在遇到严重故障时的持续运行能力。为实现弹性,须要提早设置防护机制(断路器模式)。弹性有时被称为容错性 。弹性系统指的是能够适应压力并持续运行的系统。很难用数字指标来度量弹性。框架

可信赖性

它包括可靠性、可用性、弹性、可持续性(可用性 / 弹性的比值)、可恢复性(弹性函数)和稳健性(可靠性函数)。咱们应该始终将它们视为一个总体。编程语言

拿一辆汽车来讲,若是它是新车而且是知名的可靠品牌(例如梅赛德斯),咱们能够说它是可靠的。它有备用轮胎,因此有一些可用性。四轮驱动意味着弹性,其中两轮出故障还有两轮能工做(但性能会降低)。可持续性是可用性(备用轮胎)和弹性(四轮驱动)的综合。健壮性在这里能够指道路经过能力。若是汽车是电动的,那么充电速度就是一个可恢复性指标。函数

可伸缩性

它是系统在重负载下在可接受的阈值内的执行能力。它分为手动和自动可伸缩性两种,后者也叫灵活性 。当负载突增时,系统会作出反应并水平缩放(添加 / 删除更多实例)。咱们能够查看 CPU 和内存来观察这些突发事件。这些突发操做完成后,系统将杀死没必要要的实例,从而下降成本。垂直伸缩意味着咱们向系统添加了更多物理资源(例如:更多的内存、更好的 CPU)。微服务

安全性

它其实是许多特色的集合:工具

  • 机密性:是指系统保护用户数据安全的能力;
  • 完整性:是保护外部资源免遭篡改的能力;
  • 身份验证:容许用户访问系统;
  • 受权:则告诉用户能够访问系统的哪些部分。一般使用 RBAC、ACL 或 ABAC 来实现。
  • 不能否认性:保证了消息的发送者不可否认本身发送了消息,而且接收者也不可否认本身接收了消息。

互操做性

它表示系统与外部系统通讯的能力。合约接口是互操做性中最重要的概念,其涵盖了通讯的全部方面,包括错误处理。性能

可调整性

也称为可变性,其描述了系统变化的难易程度,通常来讲它是一个隐含的特征。

做为架构师,你要知道系统变化的几率是未知的,但一旦出现变化,系统应该可以优雅地应对。变化是软件世界中惟一肯定的事物。话虽如此,咱们不能将整个系统都设计为可变组件。若是每一个组件都是即插即用组件,设计就作不完了。所以咱们须要找到那些变化几率很高的部分。

改进可调整性的技术,有两个维度:

  1. 做为一名架构师,你须要肯定哪些部分具备较高的变化几率;
  2. 做为软件工程师,你必须确保这些部分容易改动。

可部署性

因为 Docker 的诞生,如今咱们能够在一台机器上拥有多个环境。可部署性是一种将代码转换为客户可用产品的机制。

CI/CD 系统中,每次代码推送都将触发一个生产部署。为此,应经过适应度函数和自动化测试来保护你的代码,它是抗脆弱性的关键部分。咱们但愿能按需部署,一键完成工做。咱们也会部署硬件。使用基础架构即代码之类的技术能够提升效率。

可测试性

复杂的系统很难测试。以微服务架构为例,咱们有不少独立开发的活动部件。这个特征常常会让步给其余特征,为了使系统可测试,咱们须要能控制每一个组件的输入和输出。

因此,咱们尽可能控制系统的复杂性,构建较小的组件,不要从新发明轮子,还应该编写可测试的代码,在适当的位置应用 TDD。

简单性

遵循 KISS 原则,但这条特征是很难实现的。一切都是权衡取舍,而大多数状况下这一条都会被牺牲掉。但若是咱们须要在有限的时间内快速构建某些东西,那么就应该优先考虑简单性。

在构建 MVP(最小可行产品)时,咱们关心的只有简单性。但要注意,实现目标以后,咱们不该丢掉全部东西。不要与 PoC(概念验证)混淆。可重用性在这里也很重要。

可移植性

指的是系统从一个操做系统移植到另外一个的能力,它会影响编程语言的选择。例如:Golang,它打包为二进制文件,不须要外部依赖项,所以是可移植的。有了容器技术以后,这个问题就很好解决了。

易用性

谈到易用性时一般会提到 “可配置性” ,即:用户自定义系统的能力。好比:经过 UI 主题更改外观和配置系统行为、控制用户访问权限等。

还有 “本地化”,也称为 i18n(internationalization)。它指的是系统支持多种标准的能力,通常是经过用户体验(UX)实现的。这里的标准指的是语言、货币、公制单位、字符编码等。本地化资源一般是静态的。

还有 “可访问性”,是另外一个易用性特征。世界上有些人是残疾的(失明、听力受损、色盲),咱们如何确保这些人能够受益于咱们的系统呢?对于色盲来讲,选择颜色会花不少时间。Siri/Alexa 是盲人的好帮手。考虑可访问性时,请想到咱们的祖父母是否是能方便地使用咱们的系统。

另外还有 “可支持性” ,好比说帮助页面或者 24x7 技术支持。咱们应该努力让系统直观易用,这会影响可学习性,也就是用户习惯系统所需的时间。用户培训和帮助页面之类的策略很好用。

可扩展性

它是描述系统对即插即用组件需求程度的特征。对于使用内核架构的系统来讲,这是很重要的特征。Eclipse Platform 和 OSGI 标准就是经典的例子。

抗脆弱性

它是系统应对压力、冲击、波动、噪声、错误、故障或攻击的能力。

改善抗脆弱性的前提,首先咱们要敲打敲打系统。可使用 CI/CD,它们原本就是作这种事的。每次代码更改都必须投入生产。

可升级性

它是指系统无缝升级自身的能力。首先咱们须要为服务提供版本控制。下一步是使用蓝绿部署或金丝雀部署等策略进行零停机的时间部署。

合规性

无论咱们须要的是哪一种第三方工具和框架,都应该获得它们的合法受权。咱们须要重视开源软件的合规性因素,由于它们可能会附带一些咱们不想要的额外约束。

理想状况下,每家公司都应该有一个法律部门,但现实并不是如此。适应度函数(例如许可证检查)能够保护咱们免受列入黑名单的许可证的影响。在设计系统时,咱们必须找到一种保护用户数据隐私的方法。

成本

多是最重要的架构特色。一切都有成本,虚拟的、仍是现实的都同样,任何成本均可以换算成金钱。开发团队要发工资,学习新技术或培训团队成员须要花钱。

  • 不尊重敏捷宣言是有代价的;
  • 错误的代码要付出代价;
  • 缺乏单元测试会有代价;
  • 缺乏 CI/CD 会有代价;
  • 没有基础架构即代码也会有代价;

这个列表是没有尽头的。

以 Scrum 流程为例,我我的认为它没什么用。在一个固定的周期(一般为两周)中,咱们有这么多的仪式(计划、站会、演示、回顾),而后根据(猜出来的)估计值作计算,结果 Sprint 完成度 100%只是偶然而非必然。咱们须要敏捷和适应,而不是盲目地遵循流程。咱们应该减小会议和仪式,这样成本就会降低。咱们应该专一于完成工做的本质要素。

然而,测试是必要的投资,快速前进的惟一方法就是正确前进。从长远来看,成本是会降低的,测试会减小错误的数量,从而减小成本。

代码质量是另外一项投资。好的代码将带来更好的测试,提升稳健性、可维护性、可调整性等。与难以维护的系统相比,咱们的更改花费的时间会更少,成本会降低。

可存档性

指系统保留历史数据记录的能力。在数据是一等公民的系统中(例如财务系统),这个特征很是重要。数据毫不会删除,而只会归档,这主要是考虑到法律要求。可归档性是对可审计性的支持。

首先是在数据上使用时间戳(例如 updatedOn、createdOn)。而后要有一个 Cron(周期)做业,将全部低于特定阈值的数据移入历史表中。另外一种技术是将数据标记为软删除,但这会影响查询性能。

可审核性 / 可跟踪性

这是支持重构历史的系统特征。咱们必须记录全部关键操做(尤为是在安全场景中),以便重现问题并从错误中学习经验。咱们也能够将这些记录用做法律依据。

实现可审核性的关键是记录每一个关键操做并集中存放这些记录。可使用 ELK。

参考文档

https://mp.weixin.qq.com/s/iLJ_2akYcdm3BRrhO92ZGw

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