软件系统架构设计必须掌握的4步流程

1. 识别系统复杂性

架构设计的本质目的是解决软件系统的复杂性，因此我们在设计架构时首先要分析系统的复杂性。只有正确分析了系统的复杂度，后续的架构设计方案才不会偏离方向；否则，如果对系统的复杂度判断错误，无论后续的架构设计方案多么完善和先进，都会走向相反的方向。好吧，你犯的错误越多，就越令人发指。架构的复杂性主要来自于“高性能”、“高可用性”和“可扩展性”等几个方面。架构师在具体判断复杂度的时候，不能机械地照搬，认为架构在任何时候都必须同时满足这三个方面。要求。事实上，在大多数场景下，复杂度只是其中之一，少数情况下还包括其中两个。如果真的有三个或者更多的复杂性需要同时解决，要么说明系统之前的设计有问题。也有可能是建筑师的判断失误了。即使他真的认为这三个要求必须同时满足，他也必须优先考虑它们。

2. 设计方案

架构设计备选方案的工作更多的是根据需求、团队、技术、资源等综合情况，对主流、成熟的架构模式进行选择、组合、调整、创新。设计备选方案时需要注意以下几点：

① 备选方案不要太详细。替代阶段解决技术选择问题而不是技术细节。

②更佳选择数为3～5个。

③替代品之间的技术差异应该是明显的。

④不要将您的替代方案限制为您已经熟悉的技术。

3. 评估并选择替代方案

评估和选择替代方案需要关注质量属性。质量属性包括性能、可用性、安全性、可扩展性等，这些属性在我之前的文章中已经讨论过，大家可以查看一下。在评估这些质量属性时，需要遵循“适度原则”和“简洁原则”的架构设计原则，避免贪大求全。基本上，某种品质属性能够满足一定时期内的业务发展就足够了。在评估和选择备选方案时，常见的做法是列出这些重要的质量属性，然后将它们一一放入每个计划中进行评分。评分时，最终将团队当前的技术能力、资源配置、项目成本、外部风险等因素相加、权衡，选择更优方案。

4、详细方案设计

详细方案设计就是对最终的备选方案进行细化，使备选方案成为可以实施的设计方案。详细的方案设计包括以下几个方面：

1、数据存储设计。需要根据业务评估5年内的业务数据量，然后考虑数据库技术选型。对于一些数据增长比较快的业务，可以考虑是否使用分表分库或者大数据进行处理。此外，还需要考虑高并发场景下的数据库备份和容灾、可用性和一致性解决方案。

2、通信协议设计。在设计通信协议时，需要根据业务特点、业务性能需求、业务安全等因素来决定采用什么协议？例如，在物联网系统中，设备与服务器之间的通信通常使用MQTT或COAP协议。在微服务架构中，服务之间的内部调用通常使用HTTP(S)或RPC等协议就要系统，作为架构师，必须了解这些协议的优缺点和原理。另外，在通信协议的设计中，对于消息的设计也有要求。消息的大小和消息的数据结构是重要的考虑因素，因为在高并发场景下，这些细节可能会影响系统的整体性能。

3、界面设计。界面设计主要体现在几个方面。一是接口的友好性，指输入参数和返回值的命名规范、接口参数说明、调用示例等；二是接口的隔离原则。请记住，接口只做一件事。第三件事是接口的安全性。这一点非常重要，但一般却被很多人忽视。接口的安全性一般采用token访问机制、数据签名/签名验证、白名单访问机制等。

4.缓存和消息队列设计。在设计缓存和消息队列时，需要根据业务特点选择合适的组件。目前业界有很多这方面的开源组件，大家在选择的时候一定不能盲目跟风。另外，在设计缓存和消息队列时，需要考虑缓存和消息队列本身的单点故障。