系统架构图

Posted by Kerwen Blog on January 16, 2020

基本概念

什么是架构

架构就是对系统中的实体以及实体之间的关系所进行的抽象描述,是一系列的决策。
架构是结构和愿景。
系统架构是概念的体现,是对物/信息的功能与形式元素之间的对应情况所做的分配,是对元素之间的关系以及元素同周边环境之间的关系所做的定义。

什么是架构图

系统架构图是为了抽象地表示软件系统的整体轮廓和各个组件之间的相互关系和约束边界,以及软件系统的物理部署和软件系统的演进方向的整体视图。

架构图的作用

一图胜千言。要让干系人理解、遵循架构决策,就需要把架构信息传递出去。架构图就是一个很好的载体。那么,画架构图是为了:

达成共识
减少歧义

构图分类

架构图的分类有很多,有一种比较流行的是4+1视图,分别为场景视图、逻辑视图、物理视图、处理流程视图和开发视图。

场景视图

场景视图用于描述系统的参与者与功能用例间的关系,反映系统的最终需求和交互设计,通常由用例图表示。

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逻辑视图

逻辑视图用于描述系统软件功能拆解后的组件关系,组件约束和边界,反映系统整体组成与系统如何构建的过程,通常由UML的组件图和类图来表示。

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物理视图

物理视图用于描述系统软件到物理硬件的映射关系,反映出系统的组件是如何部署到一组可计算机器节点上,用于指导软件系统的部署实施过程。

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处理流程视图

处理流程视图用于描述系统软件组件之间的通信时序,数据的输入输出,反映系统的功能流程与数据流程,通常由时序图和流程图表示。

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开发视图

开发视图用于描述系统的模块划分和组成,以及细化到内部包的组成设计,服务于开发人员,反映系统开发实施过程。

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以上 5 种架构视图从不同角度表示一个软件系统的不同特征,组合到一起作为架构蓝图描述系统架构。

怎样的架构图是好的架构图

在画出一个好的架构图之前, 首先应该要明确其受众,再想清楚要给他们传递什么信息 ,所以,不要为了画一个物理视图去画物理视图,为了画一个逻辑视图去画逻辑视图,而应该根据受众的不同,传递的信息的不同,用图准确地表达出来,最后的图可能就是在这样一些分类里。那么,画出的图好不好的一个直接标准就是:受众有没有准确接收到想传递的信息。

明确这两点之后,从受众角度来说,一个好的架构图是不需要解释的,它应该是自描述的,并且要具备一致性和足够的准确性,能够与代码相呼应。

C4模型

C4 模型使用容器(应用程序、数据存储、微服务等)、组件和代码来描述一个软件系统的静态结构。这几种图比较容易画,也给出了画图要点,但最关键的是,我们认为,它明确指出了每种图可能的受众以及意义。

系统上下文图(System Context Diagram)

系统上下文图显示了你正在构建的软件系统,以及系统与用户及其他软件系统之间的关系。以下是一个系统上下文图的示例,描述了一个互联网银行系统的系统上下文:

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用途
这样一个简单的图,可以告诉我们,要构建的系统是什么;它的用户是谁,谁会用它,它要如何融入已有的IT环境。这个图的受众可以是开发团队的内部人员、外部的技术或非技术人员。

怎么画

中间是自己的系统,周围是用户和其它与之相互作用的系统。这个图的关键就是梳理清楚待建设系统的用户和高层次的依赖,梳理清楚了画下来只需要几分钟时间。

容器图(Container Diagram)

容器图将软件系统放大,显示组成该软件系统的容器(应用程序、数据存储、微服务等)。技术决策也是该图的关键部分。以下是互联网银行系统的容器图示例。它显示了互联网银行系统(虚线框)由五个容器组成:服务器端 Web 应用程序、客户端单页面应用程序、移动应用程序、服务器端 API 应用程序和数据库。

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用途

这个图的受众可以是团队内部或外部的开发人员,也可以是运维人员。用途可以罗列为:

  1. 展现了软件系统的整体形态
  2. 体现了高层次的技术决策
  3. 系统中的职责是如何分布的,容器间的是如何交互的

怎么画

用一个框图来表示,内部可能包括名称、技术选择、职责,以及这些框图之间的交互,如果涉及外部系统,最好明确边界。

组件图(Component Diagram)

组件图将单个容器放大,以显示其中的组件。这些组件映射到代码库中的真实抽象(例如一组代码)。下面是一个虚拟的网上银行系统的组件图示例,显示了 API 应用程序中的一些组件(而不是全部)。

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用途

这个图主要是给内部开发人员看的,怎么去做代码的组织和构建。其用途有:
描述了系统由哪些组件/服务组成

类图(Code/Class Diagram)

最后,如果你确实想要,或者说有这个必要,可以放大个别组件,以显示该组件的实现方式。以下是一个虚拟的网上银行系统的 UML 类图示例(部分)

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Reference1
可视化架构设计——C4介绍
c4model
用于软件架构的 C4 模型