软件杂谈《三》

 

　　构建灵活且有韧性的系统

　　如果说之前说的都是废话，那么接下来的和真正的软件设计能扯上些关系。

　　分解和组合

　　软件设计是一个把大的问题不断分解，直至原子级的小问题，然后再不断组合的过程。这一点可以类比生物学：原子（keyword/macro）组合成分子（function），分子组合成细胞（module/class），细胞组合成组织（micro service），组织组合成器官（service），进而组合成生物（system）。

　　一个如此组合而成系统，是满足关注点分离（Separation of Concerns）的。大到一个器官，小到一个细胞，都各司其职，把自己要做的事情做到极致。心脏不必关心肾脏会干什么，它只需要做好自己的事情：把新鲜血液通过动脉排出，再把各个器官用过的血液从静脉回收。

　　分解和组合在软件设计中的作用如此重要，以至于一个系统如果合理分解，那么日后维护的代价就要小得多。同样讲关注点分离，不同的工程师，分离的方式可能完全不同。但究其根本，还有有一些规律可循。

 

　总线（System Bus）

　　首先我们要把系统的总线定义出来。人体的总线，大的有几条：血管（动脉，静脉），神经网络，气管，输尿管。它们有的完全负责与外界的交互（气管，输尿管），有的完全是内部的信息中枢（血管），有的内外兼修（神经网络）。

　　总线把生产者和消费者分离，让彼此互不依赖。心脏往外供血时，把血压入动脉血管就是了。它并不需要知道谁是接收者。

　　同样的，回到我们熟悉的计算机系统，CPU访问内存也是如此：它发送一条消息给总线，总线通知RAM读取数据，然后RAM把数据返回给总线，CPU再获取之。整个过程中CPU只知道一个内存地址，毋须知道访问的具体是哪个内存槽的哪块内存 —— 总线将二者屏蔽开。

　　学过计算机系统的同学应该都知道，经典的PC结构有几种总线：数据总线，地址总线，控制总线，扩展总线等；做过网络设备的同学也都知道，一个经典的网络设备，其软件系统的总线分为：control plane和data plane。

　　路由（routing）

　　有了总线的概念，接下来必然要有路由。我们看人体的血管：

 

　　每一处分叉，就涉及到一次路由。

　　路由分为外部路由和内部路由。外部路由处理输入，把不同的输入dispatch到系统里不同的组件。做web app的，可能没有意识到，但其实每个web framework，最关键的组件之一就是url dispatch。HTTP的伟大之处就是每个request，都能通过url被dispatch到不同的handler处理。而url是目录式的，可以层层演进 —— 就像分形几何，一个大的系统，通过不断重复的模式，组合起来 —— 非常利于系统的扩展。遗憾的是，我们自己做系统，对于输入既没有总线的考量，又无路由的概念，if-else下去，久而久之，代码便绕成了意大利面条。

　　再举一例：DOM中的event bubble，在javascript处理起来已然隐含着路由的概念。你只需定义当某个事件（如onclick）发生时的callback函数就好，至于这事件怎么通过eventloop抵达回调函数，无需关心。好的路由系统剥茧抽丝，把繁杂的信息流正确送到处理者手中。

　　外部路由总还有「底层」为我们完成，内部路由则需工程师考虑。service级别的路由（数据流由哪个service处理）可以用consul等service discovery组件，service内部的路由（数据流到达后怎么处理）则需要自己完成。路由的具体方式有很多种，pattern matching最为常见。

　　无论用何种方式路由，数据抵达总线前为其定义Identity(ID)非常重要，你可以管这个过程叫data normalization，data encapsulation等，总之，一个消息能被路由，需要有个用于路由的ID。这ID可以是url，可以是一个message header，也可以是一个label（想象MPLS的情况）。当我们为数据赋予一个个合理的ID后，如何路由便清晰可见。