论软件体系结构的演化

摘要        

        2022年3月，我加入了公司的新智慧公交平台项目研发团队，并担任系统架构师角色，负责系统整体架构的设计与评审。该项目采用了物联网三层架构模型，其中设备接入层和网络交互层基于公司的中台战略，我们有效复用了公司中台的S17设备交互平台组件。在公交平台的应用层，我们采纳了领域驱动设计（DDD）的理念，确保了每个模块代码职责的明确性，提升了整体架构的可复用性，为项目的持续演进和维护奠定了坚实基础。至2022年12月，项目顺利上线并稳定运行，凭借其卓越性能和高度可扩展的架构，赢得了广泛赞誉。如今，项目已稳定运行近两年，期间为了适应新需求和新技术，新智慧公交平台架构经历了不断演化的过程，目前已达到稳定成熟的状态。

正文

        在“互联网+”时代的大背景下，传统的公共交通行业因其业务复杂性较高和技术发展相对滞后，面临着转型升级的挑战。为了帮助公交行业适应新时代的变革，提升用户的公共交通体验，我们推出了新一代智慧公交平台。该平台以物联网技术为核心，互联网为接入门户，整合了小程序、云原生、大数据分析等前沿技术手段。2022年3月，我有幸参与公司新智慧公交平台项目的研发，担任系统架构师，负责整体架构的设计与评审。项目预计总投资3000万元，预计开发周期为9个月。我们旨在构建一个支持多元化生态的公交行业应用平台，利用新技术推动传统公交行业走向城市信息化的发展之路。

        在参与智慧公交平台架构设计的过程中，我们面临了人员流失等挑战，导致公司缺少具备公交行业全局视野的领域专家。鉴于此，我们的架构设计主要参照了现有平台的架构框架。由于缺乏对公交业务新需求的深入设计和建模，我们在设计过程中不得不对架构进行了多次的演化过程，以确保其能够适应不断变化的需求。在架构的演化过程中，我们确立了一系列关键的架构演化原则，其中包括：

1. 主体维持原则：软件演化的增量增长应保持稳定，确保软件系统的主要功能和行为的稳定性。
2. 平滑演化原则：在整个软件生命周期中，保持软件演化的速率稳定，避免剧烈变动。
3. 模块独立演化原则：软件的各个模块应能够独立演化，模块内的修改不应影响整体架构的稳定性。
4. 适应新技术原则：软件架构应独立于特定技术，具备良好的可扩展性，实现技术与业务的分离，确保引入新技术不会对整体业务流程造成不利影响。

        这些原则指导我们在架构设计和演化过程中，保持系统的灵活性和稳定性，以适应不断变化的市场和技术环境。

        在新的系统架构设计中，我们优先考虑保持原有系统的架构设计，以确保公交平台整体架构的稳定性。通过运用再工程技术，我们对老系统的架构设计、关键流程、接口设计等方面进行了详尽梳理。采用面向对象的分析和开发方法，我们利用UML图将这些信息整理成软件体系结构规格说明书、需求概要说明书、设备交互协议解析参考文档等，为后续的设计与开发工作奠定了坚实的基础。在此基础上，我们通过架构和接口的复用策略，在新系统的架构和需求设计中大量借鉴了老系统的设计理念和元素，确保了新系统与老系统在设计上的高度一致性。遵循主体维持老系统架构的演化原则，我们有效减少了新系统上线后可能出现的兼容性问题，如外部接口不匹配、数据迁移困难等，从而保障了系统的平稳过渡和持续运行。

        为了实现新系统架构的平稳演进，我们采取了持续的版本迭代策略。我们主要使用Git作为版本控制工具，并实施了大版本用于新增需求，小版本用于需求修改和错误修复的方针。结合敏捷开发理念，我们以较短的开发周期来满足用户和产品经理关注的需求点。每次版本更新时，我们控制新增需求不超过20项，以减少架构变动，遵循平滑演化的原则。通过精确的版本控制手段，我们有效管理了每次升级可能引发的运维问题。即便遇到意外错误，我们也能通过版本回滚迅速将生产环境恢复至前一稳定状态，从而提升了系统的容错能力。由于每次架构变动较小，用户能够轻松掌握系统升级的具体内容，这增强了系统的易用性。得益于这种平滑演化的策略，我们的系统始终保持稳定运行，赢得了用户的高度满意。

        在整体架构设计上，我们采纳了模块化的开发理念，并结合了DDD（领域驱动设计）模型。具体来看，我们的架构分为以下几个核心模块：

• Adapter模块：负责封装接口，以满足前端交互需求。
• Service模块：承担数据组装和领域模型的调用，实现具体的业务逻辑。
• Domain模块：封装了领域模型，并通过数据交互层获取所需数据支持。
• Client模块：提供外部调用的API接口，以便其他服务与之交互。
• Wrapper模块：负责封装调用其他模块API接口的逻辑。

        这种架构设计有效地解耦了各个模块间的依赖关系，实现了业务逻辑与技术的分离。因此，在后续的项目维护中，我们可以遵循模块独立的演化原则，根据需要单独更新或优化各个模块。得益于这种解耦设计，我们的系统架构具备了更好的灵活性，能够轻松适应新技术的融入，为未来的技术升级和功能扩展打下了坚实的基础。

        自2022年12月项目正式上线以来，系统运行稳定，这得益于我们对版本控制的严格实施，以及在架构设计中贯彻模块化理念和DDD（领域驱动设计）模型。在整个架构演化过程中，我们始终遵循架构演化原则，确保了项目的优异性能和高可扩展性，赢得了广泛赞誉。如今，项目已顺利运行近两年。在这期间，为了适应新的业务需求和技术挑战，平台架构经历了持续的优化和演化，目前已达到成熟稳定的状态。通过参与此次架构设计和开发，我深刻理解了遵循架构演化原则的重要性，并在实践中深入掌握了架构演化的18个原则。这次宝贵的经验为我的未来工作奠定了坚实的基础。