架构设计目的
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.. important:: 架构设计的主要目的是为了解决软件系统复杂度带来的问题。

.. note:: 架构设计的目标，是用最小的人力成本来满足需求的开发和响应需求的变化，用最小的运行成本来保障软件的运行。架构设计的道，就是组织人员和技术把系统和团队拆分，并安排好切分后的排列关系，让拆分后的部分能通过约定好的协议相互通信，共同实现最终的结果。



复杂度的6个来源::

    1. 高性能: High Performance
    2. 高可用: High Availability
    3. 可扩展性: Extension
    4. 低成本: Low Cost
    5. 安全: Security
    6. 规模: Scalability



.. toctree::
   :maxdepth: 1

   purposes/1performance
   purposes/2availability
   purposes/3expandability
   purposes/4lowcost
   purposes/5security
   purposes/6scalability
   purposes/7other




简单的复杂度分析案例
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.. note:: 通过些实例学会: 如何将 “架构设计的真正目的是为了解决软件系统复杂度带来的问题” 这个指导思想应用到实践中。


假设我们需要设计一个大学的学生管理系统，其基本功能包括登录、注册、成绩管理、课程管理等。当我们对这样一个系统进行架构设计的时候，首先应识别其复杂度到底体现在哪里。

1. 性能::
   
    一个学校的学生大约 1 ~ 2 万人，学生管理系统的访问频率并不高，
    平均每天单个学生的访问次数平均不到 1 次，因此性能这部分并不复杂，
    存储用 MySQL 完全能够胜任，缓存都可以不用，
    Web 服务器用 Nginx 绰绰有余。

2. 可扩展性::
   
    学生管理系统的功能比较稳定，可扩展的空间并不大，因此可扩展性也不复杂。

3. 高可用::

    学生管理系统即使宕机 2 小时，对学生管理工作影响并不大，因此可以不做负载均衡，更不用考虑异地多活这类复杂的方案了。
    但如果学生的数据丢失，修复是非常麻烦的，只能靠人工逐条修复，这个很难接受，因此需考虑存储高可靠，这里就有点复杂了。
    我们需要考虑多种异常情况：机器故障、机房故障，针对机器故障，我们需要设计 MySQL 同机房主备方案；
    针对机房故障，我们需要设计 MySQL 跨机房同步方案。

4. 安全性::

    学生管理系统存储的信息有一定的隐私性，例如学生的家庭情况，
    但并不是和金融相关的，也不包含强隐私（例如玉照、情感）的信息，
    因此安全性方面只要做 3 个事情就基本满足要求了：
      Nginx 提供 ACL 控制、用户账号密码管理、数据库访问权限控制。

5. 成本::

    由于系统很简单，基本上几台服务器就能够搞定，对于一所大学来说完全不是问题，可以无需太多关注。

结论::

    这个方案的主要复杂性体现在存储可靠性上，
    需要保证异常的时候，不要丢失所有数据即可（丢失几个或者几十个学生的信息问题不大）


.. figure:: https://img.zhaoweiguo.com/knowledge/images/architectures/designs/design_demo_school.jpg

   学生管理系统架构图


其他
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架构设计中最为重要的是考虑各种非功能性需求，同样的功能但不同的非功能性需求设计方案会有很大的不同，比如登陆系统，功能都是相同，但一个要求是 100/s，另一个是 10w/s，，这两个架构是完全不一样。在实际情况下在安全性上的考虑会弱些，需要借助于专门的安全团队去进行评估和提供建议，架构师更多的精力在性能、容量、高可用、扩展性等方面。通俗的说法是功能需求和质量需求。


集群的方式部署呢？有没有一个评估的方法论::

    对单机进行性能测试，获得单机性能的极限数据，当业务实际性能达到极限的 80% 时，开始考虑扩容