系统架构设计师-02-软件架构分类、建模方法、应用场景和未来发展

1. 软件架构的常用分类

比较典型的架构模型包括分层架构、事件驱动架构、微核架构、微服务架构和云架构等五类。

1.1. 分层架构（Layered Architecture）

最常见的软件架构，也是事实上的标准架构。将软件分成若干个水平层，每一层都有清晰的角色和分工，不需要知道其他层的细节。层与层之间通过接口进行通信。

最常见的是四层结构：

1.2. 事件（Event）驱动架构

事件是状态发生变化时软件发出的通知。

事件驱动架构（Event-driven Architecture）是通过事件进行通信的软件架构。

对于简单的项目，事件队列、分发器和事件通道可以合为一体，整个软件就分成事件代理和事件处理器两部分。

1.3. 微核架构（Micro-kernel Architecture）

微核架构是指软件的内核相对较小，主要功能和业务逻辑都通过插件实现。内核（Core）通常只包含系统运行的最小功能。插件则是互相独立的，插件之间的通信应该减少的最低，避免出现互相依赖的问题。

1.4. 微服务架构（Micro-services Architecture）

微服务架构是服务导向架构（Service-Oriented Architecture，SOA）的升级。每一个服务就是一个独立的部署单元（Separately Deployed Unit）。这些单元都是分布式的，互相解耦，通过远程通信协议（如REST、SOAP）联系。

微服务架构分成三种实现模式▲

• RESTful API模式：服务通过API提供，云服务就属于这一类；
• RESTful 应用模式：服务通过传统的网络协议或者应用协议提供，背后通常是一个多功能的应用程序，常见于企业内部；
• 集中消息模式：采用消息代理 (Message Broker) 可以实现消息队列、负载均衡、统一日志和异常处理，缺点是会出现单点失败，消息代理可能要做成集群。

1.5. 云架构

云架构主要分成两部分：处理单元（Processing Unit）和虚拟中间件（Virturalized Middleware）。

1. 处理单元实现业务逻辑；
2. 虚拟中间件负责通信、保持会话控制、数据复制、分布式处理和处理单元的部署。

虚拟中间件包括：▲

• 消息中间件（Messaging Grid）：管理用户请求和会话控制，当一个请求进来以后，它决定分配给哪一个处理单元；
• 数据中间件（Data Grid）：将数据复制到每一个处理单元，即数据同步。保证某个处理单元都得到同样的数据；
• 处理中间件（Processing Grid）：如果一个请求涉及不同类型的处理单元，该中间件负责协调处理单元；
• 部署中间件（Deployment Manager）：负责处理单元的启动和关闭，监控负载和响应时间，当负载增加，就新启动处理单元，负载减少，就关闭处理单元。

2. 系统架构的常用建模方法

根据模型的侧重点不同，可以将软件架构的模型分成：结构模型、框架模型、动态模型和过程模型。

1. 结构模型：最直观、最普遍。以架构的构件、连接件和其他概念来刻画。力图通过结构来反映系统的重要语义内容，包括系统的配置、约束、隐含的假设条件、风格和性质。核心是架构描述语言。
2. 框架模型：不太侧重描述结构的细节，而更侧重整体的结构。主要以一些特殊的问题为目标建立只针对和适应问题的结构。
3. 动态模型：是对结构或框架模型的补充，主要研究系统的“大颗粒”行为的性质。这里的动态可以指系统总体结构的配置、建立或拆除通信或计算的过程。
4. 过程模型：是研究构造系统的步骤和过程，其结构是遵循某些过程脚本的结果。

3. 软件架构的应用场景

不同的架构风格具有各自的优缺点和应用场景，比如：

• 管道-过滤器风格，适用于将系统分成若干个独立的步骤；
• 主程序/子程序和面向对象的架构风格，可用于对组件内部进行设计；
• 虚拟机风格经常用于构造解释器或专家系统；
• C/S和B/S风格适合子数据和处理分布在一定范围，通过网络连接构成系统；
• 平台/插件风格适用于具有插件扩展功能的应用程序；
• MVC风格被广泛地应用于用户交互程序的设计；
• SOA风格应用在企业集成等方面；
• C2风格用于GUI软件开发，用以构建灵活的和可扩展的应用系统等。

4. 软件架构的发展未来