持续架构实践：敏捷和DevOps时代下的软件架构

◆ 译者序◆

当我们接触到原著时，因为它的名字，心里是带着一丝好奇的。系统架构涉及方方面面的知识，庞大而复杂，每一个知识点钻研下去都可以写成一本书。对技术人员来说，精力和时间有限，很难精通架构的每个细节，而某些关键细节恰恰决定了系统终的成败。那么，有没有一本书，可以归纳出必须要解决的细节，并给出可以落地的解决方案呢？本书恰恰就是问题的“解药”，它遵循了“不重不漏”的MECE原则，对于新手架构师非常友好，他们可以按图索骥地检查系统架构的细节之处，保证项目的成功。

随着互联网兴起和企业数字化转型的蓬勃开展，国内技术界对于架构设计的探讨如火如荼，很多不错的架构书籍也涌现了出来。有些书籍高屋建瓴，从原理和心法方面告诉你基础知识，另外一些书籍则着重于方法论，告诉你不同的系统应该用什么样的架构。而本书兼而有之，它采用自上而下的原则，通过一个贯穿全书的金融系统的架构实践，将原理“揉碎”了告诉读者，并从方法论层面告诉读者为什么要选择这样的技术，好处和坏处分别是什么。

本书通过具体分析系统架构的数据、性能、安全性、可伸缩性、可修复性等子系统，提出了贯穿架构设计的6条核心准则。这6条核心准则不仅可以作为个人设计系统的指导意见，也可以作为架构师和开发团队合作的准则。架构设计从来就不是一个人的事情，开发团队的成员也需要按照架构准则去设计数据结构，编码，选择合适的技术栈和中间件。只有保持一致的设计标准，整个系统才能终成功。

对于有志于成为软件架构师的技术人员，本书能提供极大的帮助。自学路上困难的是分辨知识的真伪，避免误入歧途，走冤枉路。本书指明了一条清晰的道路，告诉你沿途的路标、需要的装备、打怪的心法，并贴心地用贯穿全书的金融系统设计案例来帮助你理解整个过程，扶上马再送一程。对于没有老师傅带领的入门者来说，本书可以作为自学手册；对于有一定经验的软件架构师来说，本书可以作为查漏补缺的技术手册。不论是基础框架架构师，还是业务架构师，都可以从本书的准则中有所收获。

对于技术团队的管理者来说，本书也很有用——拥有架构师的视角，使用架构师的语言，对上沟通时更专业，对下分配任务时做到心中有数。此外，本书还能帮助你更好地评估项目难度、所需花费、需要投入的人力。

本书的翻译由茹炳晟、刘惊惊、于君泽和曹洪伟合作完成，其中茹炳晟完成前言与第1、2章的翻译，刘惊惊完成第3、4章以及附录部分的翻译并撰写译者序，于君泽完成第5、6章的翻译，曹洪伟完成第7～9章的翻译。感谢曹洪伟在翻译过程中对大家的帮助。后，感谢家人，是他们的支持和耐心陪伴让我们可以利用业余时间完成本书翻译工作。

本书为在现实环境中利用持续架构方法提供了实践指南，并阐明了架构在敏捷、DevOps和云平台时代不断变化的角色。

本书将帮助技术人员更新其架构实践，以应对新的软件挑战。

本书使架构师和软件工程师能够快速应用面向交付的知识。它包括了解决当今软件系统关键质量属性和交叉问题的深入指导，例如安全性、性能、可伸缩性、弹性、数据和新兴技术等。通过一个贯穿全书的案例研究，对每项关键技术都进行了演示，反映了作者应对复杂软件环境的丰富经验。

穆拉特·埃尔德（Murat Erder）

“持续架构”之父，德意志银行董事、行政办公室CTO、数据办公室主管，在软件研发和架构领域有超过25年的经验，是一位资深的软件架构专家和管理顾问。于2015年在与穆拉特·埃尔德（Murat Erder）合著的《持续架构：敏捷中的持续架构》一书中提出“持续架构”的概念，自此之后，一直在世界范围内以实践、写作、演讲、咨询等方式进行持续架构的深化和布道工作。

皮埃尔·普约尔（Pierre Pureur）

“持续架构”之父，有近35年的软件开发和架构经验，IEEE会员。擅长企业架构、应用架构、信息架构、解决方案架构等几乎所有与架构相关的领域，曾担任某大型金融服务公司的首席企业架构师，在金融领域有丰富的技术和服务经验。于2015年在与穆拉特·埃尔德（Murat Erder）合著的《持续架构：敏捷中的持续架构》一书中提出“持续架构”的概念，并与其共同在世界范围内开展持续架构的布道工作。

伊恩·伍兹（Eoin Woods）

纽交所上市跨国软件公司Endava的CTO，有超过30年的软件开发和架构经验。英国工程技术学会（IET）特许会员，英国计算机协会（BSC）特许会员。于2018年获得获得由卡内基·梅隆大学的美国软件工程研究所（CMU SEI，全球软件工程领域权威机构）颁发的Linda M. Northrup软件架构大奖。著有《软件系统架构》《软件架构指标》等架构领域的畅销著作。

译者简介

茹炳晟

腾讯Tech Lead，腾讯研究院特约研究员，中国计算机学会(CCF)TF研发效能SIG主席，“软件研发效能宣言”发起人和主要起草人，著有《测试工程师全栈技术进阶与实践》《软件研发效能提升之美》《高效自动化测试平台:设计与开发实战》《软件研发效能提升实践》和《软件研发效能权威指南》等书，国内各大技术峰会的联席主席，出品人和Keynote演讲嘉宾。公众号“茹炳晟聊软件研发”作者。

刘惊惊

现任coupang电商平台组架构师，先后就职于电商和金融行业的多家大型企业，积累了比较丰富的业务系统架构经验。对于电商系统的各个模块均有一定的涉猎和研究。平时喜欢研究代码技术、架构理论等方面。

于君泽

20年电信企业系统和互联网领域研发经验。有丰富的研发中心建设经验，包括从0到1构建技术团队，业务规模从千笔交易/日发展到数十万笔交易/秒。对分布式架构、研发管理和内建质量较有兴趣。联合运营公众号“技术琐话”，《深入分布式缓存》《程序员的三门课》作者之一。发起公益性技术社群“中生代技术”并已举办线上线下活动数百期。工作外热心构建西部地区的技术氛围，并为塑造成都在全国的IT行业影响力贡献绵薄之力。

曹洪伟

原百度DuerOS首席布道师，原渡鸦科技CTO，目前从事智能物联网操作系统的研发。20多年软硬件产研经验，拥有40多项国内外专利，著有《BREW进阶与精通》，《深入分布式缓存》的作者之一，《计算机网络问题与解决方案》《区块链应用开发实战》《基于混合方法的自然语言处理》的共同译者，日常维护着公众号wireless_com和CSDN同名博客。

赞誉
推荐序
译者序
前言
致谢
第1章　软件架构的重要性更胜往昔　　1
1.1　我们所说的架构到底是什么　　1
1.2　当今的软件行业　　2
1.3　当前软件架构的挑战　　4
1.3.1　关注技术细节而不是业务
场景　　4
1.3.2　认为“架构不能增加价值”　　4
1.3.3　架构实践也许太慢了　　5
1.3.4　一些架构师可能并不适应
云平台　　6
1.4　敏捷化世界里的软件架构　　6
1.4.1　一切的开始：软件架构与
极限编程　　6
1.4.2　我们究竟在哪一步：架构、
敏捷性还是持续交付　　7
1.4.3　未来的方向　　7
1.5　持续架构的引入　　8
1.5.1　持续架构的定义　　8
1.5.2　持续架构的收益　　10
1.6　应用持续架构　　11
1.7　案例研究介绍　　12
1.8　本章小结　　14
第2章　架构实践：基本活动　　15
2.1　基本活动概述　　16
2.2　架构决策　　17
2.2.1　架构决策的制定和治理　　18
2.2.2　敏捷项目中的架构决策　　19
2.3　质量属性　　21
2.3.1　质量属性和架构策略　　22
2.3.2　使用质量属性　　22
2.3.3　构建质量属性效用树　　23
2.4　技术债务　　23
2.4.1　捕获技术债务　　25
2.4.2　如何管理技术债务　　26
2.5　反馈循环：架构演进　　27
2.5.1　适应度函数　　28
2.5.2　持续测试　　29
2.6　当今软件架构实践中的共同
主题　　30
2.6.1　以准则为架构指南　　30
2.6.2　由团队负责的架构　　31
2.6.3　模型与符号　　32
2.6.4　模式和风格　　33
2.6.5　架构作为决策流　　33
2.7　本章小结　　34
第3章　数据架构　　36
3.1　数据即架构的考虑　　37
3.1.1　什么是数据　　37
3.1.2　通用语言　　38
3.2　关键技术趋势　　39
3.2.1　SQL统治地位的消亡：NoSQL和多种持久化　　40
3.2.2　可伸缩性和可用性：终
一致性　　43
3.2.3　事件与状态：事件溯源　　45
3.2.4　数据分析：来自信息的智慧
和知识　　47
3.3　其他架构考虑事项　　51
3.3.1　数据所有权和元数据　　51
3.3.2　数据集成　　53
3.3.3　数据（模式）演进　　55
3.4　本章小结　　56
3.5　拓展阅读　　57
第4章　架构之安全性　　59
4.1　架构场景中的安全性　　59
4.1.1　当今的安全形势正在变化　　60
4.1.2　我们所说的安全性到底是
什么　　61
4.1.3　从无到有建立安全性　　61
4.1.4　安全性左移　　62
4.2　面向安全性设计架构　　62
4.2.1　什么是安全风险　　62
4.2.2　持续的风险建模和缓解
风险　　63
4.2.3　风险识别技术　　64
4.2.4　划分风险等级　　67
4.2.5　其他方法　　68
4.3　缓解风险的架构策略　　68
4.3.1　身份验证、授权和审计　　68
4.3.2　信息的隐私和完整性　　69
4.3.3　拒绝抵赖　　70
4.3.4　系统可用性　　70
4.3.5　安全监控　　71
4.3.6　密钥管理　　72
4.3.7　缓解社会工程学攻击　　74
4.3.8　零信任网络　　75
4.3.9　实现TFX的安全性　　75
4.4　维持安全性　　78
4.4.1　安全性的实施　　78
4.4.2　人员、流程和技术　　79
4.4.3　薄弱的一环　　79
4.4.4　持续提供安全性　　79
4.4.5　为不可避免的失败做好
准备　　80
4.4.6　安全舞台与安全实现　　81
4.5　本章小结　　81
4.6　拓展阅读　　82
第5章　架构之可伸缩性　　84
5.1　架构场景中的可伸缩性　　85
5.1.1　什么改变了：可伸缩性的
假设　　86
5.1.2　影响可伸缩性的因素　　87
5.1.3　可伸缩性的类型和误解　　88
5.1.4　云计算的影响　　91
5.2　可伸缩性架构：架构策略　　92
5.2.1　TFX可伸缩性需求　　93
5.2.2　数据库可伸缩性　　94
5.2.3　数据分发、复制和分区　　96
5.2.4　面向可伸缩性的缓存　　97
5.2.5　使用异步通信实现可伸
缩性　　99
5.2.6　其他应用程序架构的注意
事项　　101
5.2.7　实现TFX的可伸缩性　　105
5.3　本章小结　　107
5.4　拓展阅读　　109
第6章　架构之性能　　111
6.1　架构场景中的性能　　111
6.1.1　影响性能的因素　　112
6.1.2　架构关注点　　112
6.2　性能架构　　114
6.2.1　新兴趋势对性能的影响　　114
6.2.2　围绕性能建模和测试构建
应用程序　　116
6.2.3　现代应用程序的性能策略　　118
6.2.4　现代数据库的性能策略　　121
6.2.5　实现TFX的性能　　124
6.3　本章小结　　128
6.4　拓展阅读　　128
第7章　架构之弹性　　131
7.1　架构场景中的弹性　　132
7.1.1　变化：失败的必然性　　133
7.1.2　直面系统失败的可靠性　　133
7.1.3　业务场景　　134
7.1.4　MTTR，不仅是MTBF　　134
7.1.5　MTBF和MTTR与RPO
和RTO的对比　　135
7.1.6　逐渐好转　　136
7.1.7　弹性组织　　137
7.2　面向弹性的架构设计　　137
7.2.1　允许失败　　137
7.2.2　测量与学习　　139
7.3　面向弹性的架构策略　　140
7.3.1　故障识别策略　　141
7.3.2　隔离策略　　142
7.3.3　保护策略　　145
7.3.4　缓解策略　　148
7.3.5　实现TFX的弹性　　151
7.4　维护弹性　　152
7.4.1　运营的可见性　　153
7.4.2　面向弹性的测试　　153
7.4.3　DevOps的角色　　154
7.4.4　检测与恢复、预测与缓解　　155
7.4.5　事故处理　　155
7.4.6　灾难恢复　　156
7.5　本章小结　　157
7.6　拓展阅读　　157
第8章　软件架构与新兴技术　　159
8.1　使用架构处理新技术引入的
技术风险　　160
8.2　人工智能、机器学习和深度
学习简介　　160
8.2.1　机器学习的类型　　161
8.2.2　什么是深度学习　　162
8.3　在TFX中使用机器学习　　163
8.3.1　机器学习解决的问题类型、
先决条件和架构考虑　　163
8.3.2　在TFX中使用文档分类　　164
8.3.3　在TFX中实现一个聊天
机器人　　169
8.4　在TFX中使用共享分类账　　174
8.4.1　共享分类账、区块链和分布
式分类账技术简介　　174
8.4.2　共享分类账解决的问题类型、
先决条件和架构考虑　　175
8.4.3　共享分类账的能力　　176
8.4.4　在TFX中实现一个共享
分类账　　178
8.4.5　架构导向方法的好处　　182
8.5　本章小结　　183
8.6　拓展阅读　　183
第9章　持续架构实践的结论　　185
9.1　变与不变　　185
9.2　更新架构实践　　186
9.3　数据　　187
9.4　关键的质量属性　　188
9.4.1　安全性　　189
9.4.2　可伸缩性　　189
9.4.3　性能　　190
9.4.4　弹性　　190
9.5　当今时代的架构　　190
9.6　实践中的持续架构　　191
附录A　案例研究　　192
附录B　共享分类账技术实现对比　　212
术语表　　214

本书为在现实环境中利用持续架构方法提供了实践指南，并阐明了架构在敏捷、DevOps和云平台时代不断变化的角色。

本书将帮助技术人员更新其架构实践，以应对新的软件挑战。

本书使架构师和软件工程师能够快速应用面向交付的知识。它包括了解决当今软件系统关键质量属性和交叉问题的深入指导，例如安全性、性能、可伸缩性、弹性、数据和新兴技术等。通过一个贯穿全书的案例研究，对每项关键技术都进行了演示，反映了作者应对复杂软件环境的丰富经验。

穆拉特·埃尔德（Murat Erder）

“持续架构”之父，德意志银行董事、行政办公室CTO、数据办公室主管，在软件研发和架构领域有超过25年的经验，是一位资深的软件架构专家和管理顾问。于2015年在与穆拉特·埃尔德（Murat Erder）合著的《持续架构：敏捷中的持续架构》一书中提出“持续架构”的概念，自此之后，一直在世界范围内以实践、写作、演讲、咨询等方式进行持续架构的深化和布道工作。

皮埃尔·普约尔（Pierre Pureur）

“持续架构”之父，有近35年的软件开发和架构经验，IEEE会员。擅长企业架构、应用架构、信息架构、解决方案架构等几乎所有与架构相关的领域，曾担任某大型金融服务公司的首席企业架构师，在金融领域有丰富的技术和服务经验。于2015年在与穆拉特·埃尔德（Murat Erder）合著的《持续架构：敏捷中的持续架构》一书中提出“持续架构”的概念，并与其共同在世界范围内开展持续架构的布道工作。

伊恩·伍兹（Eoin Woods）

纽交所上市跨国软件公司Endava的CTO，有超过30年的软件开发和架构经验。英国工程技术学会（IET）特许会员，英国计算机协会（BSC）特许会员。于2018年获得获得由卡内基·梅隆大学的美国软件工程研究所（CMU SEI，全球软件工程领域权威机构）颁发的Linda M. Northrup软件架构大奖。著有《软件系统架构》《软件架构指标》等架构领域的畅销著作。

译者简介

茹炳晟

腾讯Tech Lead，腾讯研究院特约研究员，中国计算机学会(CCF)TF研发效能SIG主席，“软件研发效能宣言”发起人和主要起草人，著有《测试工程师全栈技术进阶与实践》《软件研发效能提升之美》《高效自动化测试平台:设计与开发实战》《软件研发效能提升实践》和《软件研发效能权威指南》等书，国内各大技术峰会的联席主席，出品人和Keynote演讲嘉宾。公众号“茹炳晟聊软件研发”作者。

刘惊惊

现任coupang电商平台组架构师，先后就职于电商和金融行业的多家大型企业，积累了比较丰富的业务系统架构经验。对于电商系统的各个模块均有一定的涉猎和研究。平时喜欢研究代码技术、架构理论等方面。

于君泽

20年电信企业系统和互联网领域研发经验。有丰富的研发中心建设经验，包括从0到1构建技术团队，业务规模从千笔交易/日发展到数十万笔交易/秒。对分布式架构、研发管理和内建质量较有兴趣。联合运营公众号“技术琐话”，《深入分布式缓存》《程序员的三门课》作者之一。发起公益性技术社群“中生代技术”并已举办线上线下活动数百期。工作外热心构建西部地区的技术氛围，并为塑造成都在全国的IT行业影响力贡献绵薄之力。

曹洪伟

原百度DuerOS首席布道师，原渡鸦科技CTO，目前从事智能物联网操作系统的研发。20多年软硬件产研经验，拥有40多项国内外专利，著有《BREW进阶与精通》，《深入分布式缓存》的作者之一，《计算机网络问题与解决方案》《区块链应用开发实战》《基于混合方法的自然语言处理》的共同译者，日常维护着公众号wireless_com和CSDN同名博客。

◆ 前言 ◆

距离我们（Murat和Pierre）出版《持续架构》一书已经好几年了，这期间发生了很多变化，尤其是技术领域。因此，我们与Eoin Woods一起着手更新这本书。刚开始只是简单的修订，但慢慢地就演变成了这本新书。

《持续架构》主要是对概念、思想和工具进行概述和讨论，而本书则提供了更多基于实践的建议，侧重于指导读者如何利用持续架构方法，并涵盖了有关安全性、性能（performance）、可伸缩性、弹性、数据和新兴技术等主题的深入且的信息。

我们重新审视了架构在敏捷、DevSecOps、云和以云为中心的平台中的作用，也为技术人员提供了一份实用指南，指导他们通过不断更新经典软件架构实践的方式来应对当今应用程序所面临的一些复杂挑战。我们