一文搞懂架构设计的衡量标准：功能性、可用性、性能、可扩展性、安全性、协作效率、复杂度、成本效益

suzai

大家好，我是汤师爷~
架构设计的首要目标是服务于业务需求。因此，我们不应该盲目追求所谓的"最厉害的"架构，而应该致力于寻找最适合当前业务环境和未来发展需求的架构方案。
衡量架构的合理性是一个复杂的过程，需要从多个角度进行全面评估。主要可以从以下视角进行分析：

• 功能需求视角：评估架构是否有效支撑当前业务需求，并具有充分的灵活性以适应未来业务发展。
  
• 非功能需求视角：评估系统的可用性、性能、可扩展性和安全性等关键技术指标。
  
• 团队协作视角：评估架构能否有效促进团队协作和提升开发效率，包括复杂度管理和团队协作效率。
  
• 成本效益视角：评估架构方案在技术投入和业务价值间的平衡，包括开发、运维、硬件和技术债等成本。
  

功能性

1、解决现有业务问题
架构设计必须能有效解决现有业务痛点，同时兼顾日常运营的各类场景。
以订单管理业务为例，系统需要处理订单创建、取消和退款退货等多种操作。当架构设计能为这些操作提供完整的功能支持，并在接口和模块层面实现清晰的职责划分时，就表明它具备良好的业务覆盖能力。
此外，如果架构能够平稳应对限时促销、活动闪购等非常规需求，则进一步证明了其设计的成熟度。
2、高效完成业务需求
优秀的架构应当让功能开发和迭代变得高效，而不是依靠打"补丁"来实现。
在理想情况下，当业务方提出新需求时，技术团队能够快速定位相关模块并进行扩展，无需对现有代码进行大规模修改。如果微服务或插件化架构规划合理，新功能只需在特定服务或插件中实现，无需影响整个系统，既节省了时间，又降低了风险。
3、前瞻性设计
业务需求总是在不断变化和升级。如果每次功能扩展都需要重构架构，不仅会浪费资源，还会增加运行风险。因此，评估架构设计的优劣，关键在于观察其应对未来变化的弹性。
好的架构在初期就应考虑版本迭代和模块替换的流程设计，确保业务逻辑和模块能够独立升级，避免出现"牵一发而动全身"的情况。当架构能够随业务演进而稳健成长时，就说明它在功能层面具备了前瞻性。
可用性

可用性是指系统能够长时间、连续不间断地正常运行的能力。
可用性通常用"几个9"来衡量，例如，"4个9"（99.99%）的可用性意味着系统在一年内的不可用时间不超过53.6分钟。在分布式系统中，高可用性通常通过以下几个方面来实现：

• 冗余：通过增加机器、分担压力来降低风险。例如，同一服务部署在多台服务器上，或同一数据存储在多台服务器上互相备份。
  
• 自恢复：系统在出现问题时能够快速恢复，不影响业务的可用性。这包括超时处理、重试机制、回滚和数据恢复等策略。
  
• 限流：通过控制系统的访问量和流速，防止系统被过多的请求压垮。
  
• 降级：在系统压力过大时，暂时关闭部分非核心功能，以保证核心功能的正常运行。
  

性能

性能主要包括响应时间、吞吐量和资源利用率等关键指标。系统需要在业务高峰期保持稳定响应，并且在数据量和请求量增加时避免出现明显卡顿。
提升性能有多种方法，包括使用缓存、异步通信和高效的负载均衡策略等。但需要注意的是，性能优化往往会增加成本。过度追求性能可能导致硬件和维护费用攀升，因此需要在性能和成本之间找到平衡点。
评价系统性能，主要关注以下指标：

• 平均响应时间（ART）：从发起请求到收到响应的平均耗时。
  
• 吞吐量（TPS 或 QPS）：每秒能够处理的请求量。
  
• 资源利用率：CPU、内存、磁盘 I/O、网络带宽等的使用情况。
  
• 95/99 分位响应时间：衡量大部分请求的耗时分布，用于发现长尾延迟问题。
  

可扩展性

可扩展性是指系统能够轻松适应未来的需求增长和业务扩张，而无需对系统架构进行重大改变。
具体来说，提升可扩展性包括以下几个方面：

• 架构设计方面：采用合适的设计模式和架构设计（如DDD分层、微服务等），让系统能灵活地添加和扩展功能。
  
• 性能方面：系统能通过增加硬件资源来应对业务增长，无需大幅修改代码。
  
• 数据处理方面：能通过分库分表等技术处理快速增长的数据量。
  

安全性

安全性是系统中不可或缺的关键指标。它包含数据的保密性、完整性和可用性，需要防范外部攻击、内部误用和数据泄露。
安全体系涵盖了从网络层防御、应用层鉴权和加密，到数据层审计与备份的各个环节。常见的安全措施包括：

• 权限管理：为不同角色设置恰当权限，防止越权访问。
  
• 数据加密：在传输和存储两个层面实施加密策略。
  
• 防火墙与安全组：限制端口开放范围，减少系统暴露面。
  
• 漏洞扫描和渗透测试：主动发现系统安全隐患。
  

评估系统安全性时，除了合规性审计，还需要重点关注系统的防御能力和恢复能力。关键检查项包括：

• 是否能有效防御 SQL 注入、XSS 等常见攻击。
  
• 是否及时更新安全补丁。
  
• 是否建立完善的日志审计和报警机制。
  

团队协作效率

架构设计最终需要在团队中落地。一个复杂的架构如果缺乏相应的团队支持，就难以维持。反之，一个没有架构约束的团队可能各自为政，导致系统割裂、技术栈混乱。
因此，团队协作和责任分担是衡量架构的重要维度。当架构将不同业务领域清晰地划分给对应的小组时，各小组只需关注自身的业务上下文，协作就会更加顺畅。但如果模块之间界限模糊，团队成员随意修改他人代码，就会增加沟通成本和冲突风险。

• 需求到上线的平均周期：是否因跨团队协调而被严重拖延。
  
• 跨部门沟通成本：是否有大量的重复开会、需求翻译或接口对接问题。
  
• 故障归责与处理机制：发生故障后，能否迅速找到责任团队并进行修复。
  

优秀的架构设计必须结合团队的规模、组织文化和目标定位。大公司可能适合"按业务线分模块"的方式，小团队可能更适合"全栈式开发"的方式。没有放之四海而皆准的最佳实践，最适合团队的架构就是最好的架构。
复杂度

随着业务不断扩张，系统架构的复杂度会急剧上升。若不加以控制，系统将变得难以理解和维护，最终降低开发效率与创新能力。复杂度管理的核心就是在系统持续演进过程中，保持其可理解性和可维护性。
最常见的复杂度来源包括：

• 功能的堆叠：持续添加新功能，但未及时梳理和优化现有功能与公共逻辑。
  
• 模块过度拆分或不合理拆分：微服务或模块划分过细导致通信复杂，或模块过大难以维护。
  
• 技术栈的混乱：各团队在不同时期引入多样化的语言、框架和工具，缺乏统一标准。
  

衡量复杂度管理，可以观察：

• 模块依赖图的清晰度：服务之间的调用关系是否清晰可见。
  
• 文档与现状的吻合度：文档过时未更新会加剧系统复杂度。
  
• 团队对业务和架构的理解一致性：是否存在只有少数人了解的"黑盒模块"。
  

减轻复杂度，可以从以下方面着手：

• 宏观层面：划分清晰的业务域、子域，使团队各自维护稳定的业务边界。
  
• 中观层面：统一技术栈和框架选型，避免重复造轮子。
  
• 微观层面：定期重构老旧模块，抽取公共组件，清理废弃代码。
  

成本效益

成本效益是指在满足核心指标和业务需求的前提下，系统的投入与产出是否达到平衡。
它涉及硬件资源、云服务开销、人力运维成本，以及技术债务带来的潜在支出。
如果过分追求高可用和高性能，而预算或团队资源有限，可能会得不偿失。
一些团队过早地建立了"高可用、高性能"的复杂系统，但业务规模并不匹配，导致投入产出比失衡。
另一些团队则在业务快速扩张后才意识到架构性能不足，不得不仓促应对，最终引发频繁的线上事故和大量加班。对架构师而言，准确把握系统规模和演进时机是一项重要考验。

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