架構師必須懂的設計原則

KISS設計原則：（Keep It Simple,Stupid）

• 首選簡單的代碼和體系結構。
• 避免複雜的抽象。
• 避免使用魔術代碼和奇特的算法。
• 避免大的外部依賴性。
• 減少分布式系統中活動部件的數量。
• 避免自動決策，這可能會損害群集的可用性，一緻性或性能。

附：另外，還有 KISS編碼原則，參見：https://www.cnblogs.com/yutiansanshou/archive/2012/12/05/2802653.html

YAGNI原則 （You Ain’t Gonna Need It）——适可而止、避免過度設計

在一個軟體項目中，往往80%的時間花費在20%的功能上。

當你準備列出一個項目清單時，試着考慮以下問題：

• 通過降低抽象的層級，來實作低複雜度
• 将功能和特性區分開
• 适度接受非功能性需求
• 識别耗時的任務，并擺脫它們

功能與特性的差別是什麼？

    功能可以了解為：有哪些“核心能力”，可以滿足核心需求。而特色是“細節上和使用者體驗上的功能”，滿足的是非核心需求。

什麼是非功能性需求？

非功能性的需求并不會描述軟體行為，它們隻會描述一些可以用來判别軟體品質的附加屬性。例如性能、穩定性、可擴充性、可維護性等。

DRY原則 - Don't Repeat Yourself（避免重複）

顧名思義，無需解釋。

三大原則之間的差別與聯系：

• DRY将項目切分成可控的元件來降低複雜度，而YAGNI是通過減少元件個數來降低複雜度。
• YAGNI很像KISS原則，因為它也是緻力于建構簡單的方案。然而，KISS是通過盡可能容易的完成某件事情來實作精簡方案；但YAGNI是通過根本就不實作它來達到精簡。

AKF拆分原則（橫向、縱向擴充與拆分）

    AKF，單詞來源于化學領域的礦物質AKF圖解（AKF diagram），其中A代表氧化鋁，K代表氧化鉀，F代表氧化亞鐵。但這裡是引申意義，了解為可擴充立方體，這個立方體中沿着三個坐标軸設定分别為：X、Y、Z。

    X軸擴充即傳統的（橫向擴充，增加執行個體，水準複制、克隆），通過絕對平等地複制服務與資料，以解決容量和可用性的問題。其實就是将微服務運作多個執行個體，做叢集加負載均衡的模式。

    Y軸擴充會将龐大的整體應用拆分為多個服務（縱向擴充，拆分功能、服務）。每個服務實作一組相關的功能，如訂單管理、客戶管理等。在工程上常見的方案是 服務化架構(SOA) 。比如對于一個電子商務平台，我們可以拆分成不同的服務。

    Z軸擴充通常是指基于請求者或使用者獨特的需求，進行系統劃分，并使得劃分出來的子系統是互相隔離但又是完整的。以生産汽車的工廠來舉例：福特公司為了發展在中國的業務，或者利用中國的廉價勞動力，在中國建立一個完整的子工廠，與美國工廠一樣，負責完整的汽車生産。這就是一種 Z 軸擴充。

    Z軸和X軸擴充的差別在于，X軸是單純資源的複制、克隆，而Z軸擴充是基于資料的劃分。以資料庫的擴充為例，X軸是單純增加資料庫節點，Y軸是做讀寫分離，Z軸是分庫分表。

《The Art of Scalability——架構即未來》書中提到的15個架構原則

總結如下：

1、N+1設計：系統中的每個元件都應做到沒有單點故障。

2、復原設計：確定系統可以向前相容，在系統更新時應能有辦法復原到以前釋出過的任何版本；

可以通過釋出系統保留曆史版本，或者代碼中引入動态開關切換機制 (Feature Switch)。

3、開關設計/禁用設計

能夠關閉任何釋出的功能。新功能隐藏在動态開關機制 (Feature Switch) 後面，可以按需一鍵打開，如發現問題随時關閉禁用。

4、監控設計：在設計階段就要考慮監控的手段，而不是在實施完畢之後補充。

例如在需求階段就要考慮關鍵名額監控項，這就是度量驅動開發 (Metrics Driven Development) 的理念。

5、使用成熟的技術：剛開發或開源的技術往往存在很多隐藏的bug，出了問題沒有商業支援可能會是一個災難；

盡量選擇成熟好用的技術。商業組織畢竟不是研究機構，技術要落地實用，成熟的技術一般坑都被踩平了，新技術在完全成熟前一般需要踩坑躺坑，這裡包含：小到成熟功能函數，大到開源或商業的元件、中間件。

6、前瞻性設計：設計時至少要有兩步前瞻性，在擴充性問題發生前考慮好下一步的行動計劃；

架構師的價值就展現在這裡，架構設計對于流量的增長要有提前量。我們一般設計出能支撐短期目标20倍容量的目标系統架構，實作支撐5倍以上容量的架構方案開發，部署2倍容量的系統。

7、非核心則購買：非核心功能若需要占用大量的研發資源才能解決，則考慮購買成熟的産品；

如果不是你最擅長，也提供不了差異化的競争優勢則直接購買。避免凡事都要重造輪子（Not Invented Here），畢竟達成業務目标才是重點。

8、使用商品化硬體：商用硬體能有效降低硬體故障的機率；

9、架構應能水準擴充：系統隻有做到能水準擴充，才能有效避免瓶頸問題；

做到水準擴充而非垂直更新，永遠不要依賴更大、更快的硬體裝置建構核心業務系統。

10-1、資源隔離設計：應避免單一業務占用全部資源；

10-2、隔離故障設計：實作故障隔離設計，通過斷路保護避免故障傳播和交叉影響。

故障隔離包括：1.基礎元件内的節點屏蔽；2.單個系統單個服務降級、流控；3.全局流控降級；4.系統單元化：通過艙壁泳道等機制隔離失敗單元 (Failure Unit)，一個單元的失敗不至影響其它單元的正常工作；

11、無狀态設計：服務接口應該做成無狀态的，目前接口的通路不依賴于接口上次通路的狀态。

無狀态系統易于擴充，有狀态系統不易擴充且狀态複雜時更易出錯。

12、異步設計：能異步盡量用異步，隻有當絕對必要或者無法異步時，才使用同步調用。

13、快速疊代：小建構、小釋出和快速試錯

系統應該快速開發小功能子產品，盡快上線進行驗證，早日發現問題大大降低系統傳遞的風險；

14、自動化：如果機器可以做，就不要依賴于人。

機械化任務通過自動化工具處理，可以大大提升效率及可靠性。

15、多活資料中心設計：不要被一個資料中心的解決方案把自己限制住；

若系統需要極高的高可用，且成本和公司規模發展階段允許，應考慮到在多地實施資料中心進行系統多活，至少在一個機房不可用的情況下系統依然可用、資料不丢失。