软考系统架构设计师(摘抄)01-CFANZ编程社区

架构师承担的责任

系统架构师设计师是承担系统架构设计的核心角色，他不仅是连接用户需求和系统进一步设计与实现的桥梁，也是系统开发早期阶段质量保证的关键角色。
系统架构师就是项目的总设计师，他是一个既需要掌控整体又需要洞悉局部瓶颈，并依据具体的业务场景给出解决方案的总体设计人员；
他要确认和评估系统需求，给出开发规范，搭建系统实现的核心构架，并澄清技术细节、扫清主要难点的技术人员；
他要掌握技术团队的能力需要，给出项目管理方法，采用合适生命周期模型，具备以自身为核心形成团队的能力，并在项目进度计划和经费分配等方面开展评估，以预防项目风险。

架构设计的作用主要包括以下几点：

解决相对复杂的需求分析问题
解决非功能属性在系统占据重要位置的设计问题
解决生命周期长、扩展性需求高的系统整体结构问题
解决系统基于组件需要的集成问题

值得关注的现象

(1)软件复杂、易变，其行为特征难以预见，软件开发过程中需求和设计之间缺乏有效的转换，导致软件开发过程困难和不可控。
(2)随着软件系统的规模越来越大、越来越复杂，整个系统的结构和规格说明就显得越来越重要。
(3)对于大规模的复杂软件系统，相较于对计算算法和数据结构的选择，系统的整体结构设计和规格说明已经变得明显重要得多。
(4)对软件系统结构的深入研究将会成为提高软件生产率和解决软件维护问题的最有希望的新途径。

软件架构自概念诞生以来，大致经历了四个发展阶段：

1)基础研究阶段(1968—1994年)
2)概念体系和核心技术形成阶段(1999—2000年)
3)理论体系完善与发展阶段(1966年至今)
4)普及应用阶段(2000年至今)

将系统分解成模块时，应该遵循以下规则：

(1)最高模块内聚。也就是在一个模块内部的元素最大限度地关联，只实现一种功能的模块是高内聚- 的，具有三种以上功能的模块则是低内聚的。
(2)最低耦合。也就是不同模块之间的关系尽可能弱，以利于软件的升级和扩展。
(3)模块大小适度。颗粒过大会造成模块内部维护困难，而颗粒过小又会导致模块间的耦合增加。
(4)模块调用链的深度(嵌套层次)不可过多。
(5)接口简单、精炼(扇入扇出数不宜太大),具有信息隐蔽能力。
(6)尽可能地复用已有模块。

软件架构的常用分类

1、分层架构
2、事件驱动架构
3、微核架构
4、微服务架构
5、云架构

系统架构常用建模方法

1、结构模型
2、框架模型
3、动态模型
4、过程模型

软件架构的应用场景

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

架构师的分类

1、业务架构师(Business Architect)、
2、主题领域架构师(Domain Architect)、
3、技术架构师(Technology Architect)、
4、项目架构师(Project Architect)
5、系统架构师(System Architecture)

如果参考微软公司对架构设计师的分类，这里根据架构师关注的领域不同，可将系统架构设计师分为4种：

1、企业架构师EA(Enterprise Architect)、
2、基础结构架构师IA(Infrastructure Architect)、
3、特定技术架构师TSA(Technology Architect)
4、解决方案架构师SA(Solution Architect)

架构设计师的定义

1、架构设计师是系统开发的主体角色，他们通过执行一系列活动来实施架构设计。架构设计通过生成过程形成最终的产品架构，架构设计师的成果是创建架构。
2、架构设计师是负责系统架构的人、团队或组织(IEEE1471-2000)。架构设计师是系统或产品线的设计责任人，
3、是一个负责理解和管理并最终确认和评估非功能性系统需求(如软件的可维护性、性能、复用性、可靠性、有效性和可测试性等),
4、给出开发规范，搭建系统实现的核心构架，对整个软件架构、关键构件和接口进行总体设计并澄清关键技术细节的高级技术人员。

架构设计师的职责

首先，领导能力既体现在组织中的职位上，也体现在架构设计师展现的品质上。在组织中的职位方面，架构设计师是项目中的技术领导，应该拥有进行技术决策的权威。
项目经理更关注管理资源、进度和成本方面的项目计划，架构设计师和项目经理代表了这个项目的公共角色。
在架构设计师展现的品质方面，领导力也可以在与其他团队成员的交流中展现出来，架构设计师应该为他人树立榜样并在制定方向方面表现出自信。
成功的架构设计师是以人为导向的，都应在指导并培养他们团队的成员上花时间，以保证团队成员能够在后续项目的开发中能够完整地理解架构设计师的设计思路。
其次，拥有专门技能主要体现在除了必须非常清楚项目的总体目标和实施方法外，还应是特定的开发平台、语言、工具的大师，对常见应用场景能及时给出最恰当的解决方案，
同时要对所属的开发团队有足够的了解，能够评估该开发团队实现特定的功能需求目标的资源代价。
架构设计师必须非常关注交付的实际结果，并必须赋予项目在技术方面的驱动力，还必须能够进行决策并确保这些决策被传达、理解并始终被执行。

架构设计师的任务与组成

主要任务：

(1)领导与协调整个项目中的技术活动(分析、设计和实施等)。
(2)推动主要的技术决策并最终表达为系统架构。
(3)确定系统架构，并促使其架构设计的文档化，这里的文档化应包括需求、设计、实施和部署等“视图”。

架构设计师应具备的专业素质

架构设计师作为项目的技术领导，他应熟悉业务领域知识并熟练掌握软件开发知识。一个优秀的架构设计师通常可以做到在软件开发知识和业务领域知识之间的平衡。因此，架构设计师应该具备以下专业知识。

1、掌握业务领域的知识

2、掌握技术知识

3、掌握设计技能

4、具备编程技能

5、具备沟通能力

6、具备决策能力

7、知道组织策略

8、应是谈判专家

架构设计师的知识结构

架构设计师综合的知识能力结构主要包括10个方面。

(1)战略规划能力。
(2)业务流程建模能力。
(3)信息数据架构能力。
(4)技术架构设计和实现能力。
(5)应用系统架构的解决和实现能力。
(6)基础IT知识及基础设施、资源调配的能力。
(7)信息安全技术支持与管理保障能力。
(8)IT审计、治理与基本需求的分析和获取能力。
(9)面向软件系统可靠性与系统生命周期的质量保障服务能力。
(10)对新技术与新概念的理解、掌握和分析能力。

如何衡量一名优秀架构设计师

一个好的架构设计师是技术全面的，并给出了成为一个技术全面的架构设计师必须具备的6个角色特质。
●作为领导者；
一名好的软件架构设计师需要明白，作为领导者并不一定要告诉开发人员做什么。相反，好的架构设计师就像一个导师，能够带领开发团队向同一个技术愿景前进。好的架构设计师会借助讲故事、影响力、引导冲突和构建信任等领导技能，将他们的架构愿景变成现实。一个好的领导者，同时也是一个好的架构设计师。他/她会仔细听取每个参与者的意见，通过与团队的互动调整他们的愿景。
●作为开发者；
一个架构设计师同时又是一个好的开发人员。通常，做出一个良好的架构选择需要权衡理想的架构状态与软件系统的当前状态。例如，如果一个问题更适合采用关系型数据库来解决，那么将文档数据库引入到系统中的做法是毫无道理的。一个架构设计师如果不考虑技术选型与问题域之间的匹配度，会很容易受到各种技术的诱惑——这也就是常见的“象牙塔式架构设计师”行为模式。
●作为系统综合者；
经验丰富的开发人员明白代码只是软件的一部分。为了让代码可运行，他们还需要了解代码在生产环境中运行良好所需的其他重要质量属性。他们需要考虑部署过程、自动化测试、性能、安全和可支持性等多个方面。开发人员可能以临时的方式来实现这些质量属性，而架构设计师不仅需要专注于了解代码，还要了解并满足不同利益相关者(如支持、安全和运营人员)的需求。一个好的架构设计师需要专注于寻找那些能够满足不同利益相关者需求的解决方案，而不是选择针对某一个参与者的偏好或风格进行优化的工具或方法。
●具备企业家思维；
所有技术选型都有相关的成本和收益，一个好的架构设计师需要从这两个角度考虑新的技术选型，就如成功的企业家是愿意承担风险的，他不但会寻求快速学习的机会和方法，也要学会做好接受失败的心理准备。架构设计师可以用类似的方式做出技术选型，收集真实世界中有关短期和长期成本的信息，以及他们可能意识到的好处。
例子：
这方面一个很好的例子是，架构设计师避免承诺立即使用一个在阅读新文章时看到或在某一会议上听到过的工具。相反，他们试图通过架构调研来了解工具在其环境中的相关性，以收
●具备战略技术专家的权衡思维与战术思维；
许多团队由一些独立的开发人员一起构建软件，而每个人都倾向于选择自己最舒适或最有经验的工具和技术。好的架构设计师会持续关注可能有用的新技术、工具或方法，但不一定立即采用它们。技术采用往往需要长期的考量。架构设计师将在团队和组织层面寻求敏捷度(允许团队快速采取行动)和一致性(保持足够的一致性)之间的良好平衡。建立自己的技术雷达进行练习是用战略思维探索技术的一个有用工具。
●具备良好的沟通能力。
架构设计师需要知道，有效的沟通是建立信任和影响团队以外成员的关键技能。他们知道不同群体使用不同的术语，而使用技术术语的描述语言与业务人员沟通将会变得比较困难。与其谈论模式、工具和编程概念，架构设计师需要使用听众熟悉的术语与之交流，诸如风险回报、成本和收益等。这比单纯使用技术词汇进行沟通来得更好。架构设计师还需要认识到团队内部沟通与外部沟通同样重要，可以使用图表和小组讨论的方式来建立和完善技术愿景，并进行书面记录(如架构决策日志或Wiki等),从而为将来留下可追溯的历史。

从工程师到架构设计师的成长过程。

1、工程师阶段

要从一名技术员(助理工程师)成为一个合格的工程师需要参加相关工作1～3年时间，其典型特征是“在别人的指导下完成开发”,这里的“别人”主要是“高级工程师”或者“技术专家”。通常情况下，高级工程师或者技术专家负责需求分析、讨论和方案设计，工程师负责编码实现，高级工程师或者技术专家会指导工程师进行编码实现。
工程师阶段应该是原始的“基础技能积累阶段”,主要积累基础知识，包括编程语言、基本数据结构、开发环境、操作系统、数据库以及相关软件开发流程等。

2、高级工程师阶段

从工程师成长为高级工程师需要3～5年时间，其典型特征是“独立完成开发”,包括需求分析、方案设计和编码实现，其中需求分析和方案设计已经包含了“判断”和“选择”,只是范围相对来说小一些，更多是在已有架构下进行设计。高级工程师主要需要“积累方案设计经验”,简单来说就是业务当前用到的相关技术的设计经验。
高级工程师阶段相比工程师阶段有两个典型的差异：其一是深度，如果说工程师是要求知道How,那高级工程师就要求知道Why了。例如Java的各种数据结构的实现原理，因为只有深入掌握了这些实现原理，才能对其优缺点和使用场景有深刻理解，这样在做具体方案设计的时候才能选择合适的数据结构。其二是理论，理论就是前人总结出来的成熟的设计经验，例如数据库表设计的3个范式、面向对象的设计模式、SOLID设计原则、缓存设计理论(缓存穿透、缓存雪崩和缓存热点)等。

3、技术专家阶段

成长为技术专家需要4～8年时间，其典型的特征是“某个领域的专家”,通俗地讲，只要是这个领域的问题，技术专家都可以解决。例如：Java开发专家、嵌入式开发专家、操作系统开发专家等。通常情况下，“领域”的范围不能太小，例如我们可以说“Java开发专家”,但不会说“Java多线程专家”或“Java JDBC专家”。技术专家与高级工程师的一个典型区别就是：高级工程师主要是在已有的架构框架下完成设计，而技术专家会根据需要修改、扩展和优化架构。
从高级工程师成长为技术专家，主要需要“拓展技术宽度”,因为一个“领域”必然会涉及众多的技术面。需要注意的是，拓展技术宽度并不意味着仅仅只是知道一个技术名词，而是要深入去理解每个技术的原理、优缺点以及应用场景。

4、系统架构设计师(初级)

成长为初级架构设计师需要5～8年时间，其典型特征就是能够“独立完成一个系统的架构设计”,可以是从0到1设计一个新系统，也可以是将架构从1.0重构到2.0。初级架构设计师负责的系统复杂度相对来说不高，例如后台管理系统、某个业务下的子系统等。初级架构设计师和技术专家的典型区别是：初级架构设计师是基于完善的架构设计方法论的指导来进行架构设计，而技术专家更多的是基于经验进行架构设计。
简单来说，即使是同样一个方案，初级架构设计师能够清晰地阐述架构设计的理由和原因，而技术专家可能就是因为自己曾经这样做过，或者看到别人这样做过而选择设计方案。但在实践工作中，技术专家和初级架构设计师的区别并不很明显，事实上很多技术专家其实就承担了初级架构设计师的角色，因为在系统复杂度相对不高的情况下，架构设计的难度不高，用不同的备选方案最终都能够较好地完成系统设计。

从技术专家成长为初级架构设计师，最主要的是形成自己的“架构设计方法论”。形成自己的架构设计方法论的主要手段有：系统学习架构设计方法论，包括订阅专栏或者阅读书籍等；深入研究成熟开源系统的架构设计；结合架构设计方法论，分析和总结自己团队甚至公司的各种系统的架构设计的优缺点，尝试思考架构的重构方案。

5、系统架构设计师(中级)

成长为中级架构设计师需要8~10年以上时间，其典型特征是“能够完成复杂系统的架构设计”,包含高性能、高可用、可扩展、海量存储等复杂系统，例如设计一个总共100人参与开发的业务系统等。中级架构设计师与初级架构设计师的典型区别在于系统复杂度的不同，中级架构设计师面对的系统复杂度要高于初级架构设计师。以开源项目为例，初级架构设计师可能引入某个开源项目就可以完成架构设计，而中级架构设计师可能发现其实没有哪个开源项目是合适的，而需要自己开发一个全新的项目，事实上很多开源项目就是这样诞生出来的。从初级架构设计师成长为中级架构设计师，最关键的是“技术深度和技术理论的积累”。

6、系统架构设计师(高级)

成长为高级架构设计师需要10年以上时间，其典型特征是“创造新的架构模式”,例如：谷歌的分布式存储架构、分布式计算MapReduce架构和列式存储架构等开创了大数据时代；在虚拟机很成熟的背景下，Docker创造了容器化的技术潮流。高级架构设计师与中级架构设计师相比，典型区别在于“创造性”,高级架构设计师能够创造新的架构模式，开创新的技术潮流。