论基于架构的软件设计方法及应用(范文)

摘要

2016 年 7 月，中国电信提出适应智能化时代、通过智能牵引转型升级的 3.0 战略，着重推进网络智能化、业务生态化、运营智慧化，构建行业领先的物联网开放平台，为客户提供强大的物联网能力应用服务，重塑客户业务流程，挖掘业务价值，降低运营成本。

公司一方面落实集团战略，另一方面也因为业务多年来的不断扩展，在全国各地逐渐建设了多个数据中心。传统的数据中心管理模式是单机的，即为每一个数据中心设计一套管理系统，安排管理人员负责状态监控、事件处理和数据上报等工作。随着数据中心的不断增多、地域分布广泛，继续沿用传统的单机模式必将增加大量的人力物力开支。

如何统一管理所有设备、降低管理成本，成了公司亟待解决的问题

公司多年从事数据中心的设备生产、模块设计、设备管理以及相关软件开发，有着丰富的相关经验。经各部门领导商讨后决定，由开发部门负责开发一套数据中心管理系统。公司组建了12 人的开发团队和 3 名系统实施人员，并任命我为该项目的系统架构师，负责软件架构设计和开发工作。

系统经过仔细梳理之后，拆分为四个主要模块。

ABSD 是架构驱动的，强调由商业、质量和功能需求的组合驱动软件架构设计，强调用视角与视图描述软件架构、用用例与质量场景描述需求。ABSD 有三个基础，即功能分解、架构风格的选择，以及软件模板的使用。本文首先介绍 ABSD 的开发阶段及每个阶段包括的活动，再结合项目论述它的具体应用，最后讨论我在开发过程中遇到的问题、解决方案与个人感悟。

基于架构的软件设计方法（ABSD）包括架构需求、架构设计、架构文档化、架构复审、架构实现和架构演化六个阶段。

架构需求阶段，要明确用户对系统在功能、行为、性能、设计约束等方面的期望。在本项目中，主要问题是有效、快速地全面获取需求。

架构设计阶段，主要问题是如何合理地设计与描述软件架构。我们以 UML 模型中的 4+1 视图 来对架构进行建模。

场景视图 · 用例图

结合用户需求，在系统中划定了在校学生、任课教师、系统管理员、校外人员四类用户角色，并分别为这些角色标识了相应用例。

逻辑视图 · 包图

经过分析，我们决定采用微服务架构风格开发，将系统分为前端 Web 服务、平台保障服务、业务服务三部分。

物理视图 · 部署图

系统微服务采用分布式的部署方法，每个微服务根据实际情况，可在同一台物理机器或多台物理机器上同时部署多个实例。集群通过负载均衡做统一访问，部署为路由模式，系统内部网络与外部网络分属于不同的逻辑网络。在负载均衡算法的选择上，使用了最小连接法。

架构实现阶段，主要问题是系统构件如何实现和组装。构件实现分为两种方式：获取现有构件、开发新构件。

构件获取：集成与自研并行

系统需要与教务管理和 OA 系统对接，我们使用开发商提供的 SDK 实现；微服务架构的基础框架，如 Spring Cloud、Eureka，以及评测机调用的编译器等，直接集成第三方软件实现。对于常见信息系统共同具备的用户管理、角色权限管理、日志记录、内容维护、消息中心等基本功能，通过取用单位过往项目中积累的相应构件来实现。

对于系统专属功能构件，则需要专门开发。我们使用了多种设计模式：通过装饰器模式实现同一试题在实验作业、比赛、考试等多种使用场景下的扩展功能；通过策略模式实现评测机对 C 语言、Java、Python 等多种编程语言的不同编译方法。

构件组装：按业务类型选择

构件实现完成后，我们根据不同业务类型，采用了不同的构件组装方式。

从本次项目开发整体来看，良好的架构风格选择使模块间耦合度降低，提高了系统的性能、可用性和可修改性等多项指标，满足了公司的预期要求，保证了系统后期的快速二次开发和数据接入。但在开发过程中，也遇到了一些问题。

此次项目的顺利完成为我在架构风格选择等方面积累了更多经验，同时也暴露出自身在这方面的不足。我应当总结本次项目经验，力争在下个项目中做得更好。

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