Слово «архитектура» вызывает ассоциации с такими понятиями, как власть и тайна. Оно заставляет нас воображать себе важные решения и высочайшее техническое мастерство. Архитектура программного обеспечения находится на вершине технических достижений. Думая об архитекторе программного обеспечения, мы представляем кого-то, обладающего властью и пользующегося непререкаемым авторитетом. Какой молодой и целеустремленный разработчик не мечтает стать архитектором?
Но что такое «архитектура программного обеспечения»? Что делает архитектор программного обеспечения и когда он это делает?
Прежде всего, архитектор программного обеспечения — это программист; и он продолжает оставаться таковым. Не верьте, если кто-то вам скажет, что архитекторы не занимаются программированием и решают проблемы более высокого уровня. Это не так! Архитекторы — это лучшие программисты, и они продолжают заниматься программированием, но при этом направляют других членов команды в сторону дизайна, максимизирующего продуктивность. Архитекторы могут писать не так много кода, как другие программисты, но они продолжают программировать. Они делают это, потому что не смогут справиться со своей работой, если не будут испытывать проблем, которые сами создают для других программистов.
Архитектура программной системы — это форма, которая придается системе ее создателями. Эта форма образуется делением системы на компоненты, их организацией и определением способов взаимодействий между ними.
Цель формы — упростить разработку, развертывание и сопровождение программной системы, содержащейся в ней.
Главная стратегия такого упрощения в том, чтобы как можно дольше иметь как можно больше вариантов.
Возможно, это утверждение удивило вас. Может быть, вы считали, что главной целью архитектуры программного обеспечения является правильное функционирование системы. Конечно, все мы хотим, чтобы наши системы работали правильно, и для архитектуры это должно быть одним из высших приоритетов.
Однако архитектура системы слабо влияет на работу системы. Существует масса систем с ужасной архитектурой, которые прекрасно работают. Их проблемы кроются не в функционировании; чаще они возникают в процессе развертывания, сопровождения и продолжительного развития.
Это не означает, что архитектура не играет никакой роли в поддержании правильного функционирования системы. Эта роль присутствует и, безусловно, имеет важнейшее значение. Но она носит скорее пассивный, косметический характер. Есть несколько вариантов поведения, которые архитектура системы может оставить открытыми.
Главное предназначение архитектуры — поддержка жизненного цикла системы. Хорошая архитектура делает систему легкой в освоении, простой в разработке, сопровождении и развертывании. Конечная ее цель — минимизировать затраты на протяжении срока службы системы и максимизировать продуктивность программиста.
Разработка
Программной системе, которую трудно развивать, едва ли стоит рассчитывать на долгую и здоровую жизнь. Поэтому архитектура системы должна делать ее простой в развитии для тех, кто ее разрабатывает.
Разные организации коллективов разработчиков предполагают разные архитектурные решения. С одной стороны, маленькая команда из пяти разработчиков может эффективно развивать монолитную систему без четкого определения границ между компонентами или интерфейсами. Фактически, на ранних этапах разработки такая команда может посчитать архитектурные рамки чем-то вроде препятствия. Вероятно, в этом заключается причина, почему многие системы имеют плохую архитектуру: их архитектура не была продумана с самого начала, потому что разработчиков было немного и они не желали отвлекаться на создание общей структуры.
С другой стороны, система, разрабатываемая пятью разными командами по семь разработчиков в каждой, едва ли добьется прогресса, если не разделить ее на четко очерченные компоненты с надежными и устойчивыми интерфейсами. Если оставить без внимания другие факторы, архитектура такой системы, скорее всего, превратится в пять компонентов — по одному для каждой команды.
Такая архитектура «по одному компоненту на команду» вряд ли будет лучшей для развертывания, эксплуатации и сопровождения. Тем не менее именно к такой архитектуре будет стремиться группа команд, если они руководствуются исключительно графиком разработки.
Развертывание
Чтобы достичь высокой эффективности, программная система должна легко разворачиваться. Чем выше стоимость развертывания, тем ниже эффективность системы. Соответственно, целью архитектуры является создание системы, которую можно развернуть в одно действие.
К сожалению, стратегия развертывания редко принимается во внимание на начальных этапах разработки. В результате может получиться архитектура, обеспечивающая простоту разработки, но существенно усложняющая развертывание.
Например, на ранних порах разработчики системы могут решить использовать «архитектуру микрослужб», посчитав, что такая архитектура значительно облегчает разработку, потому что компоненты имеют четко очерченные границы, а интерфейсы относительно устойчивы. Однако когда дело доходит до развертывания системы, они могут обнаружить, что количество микрослужб оказалось слишком велико; настройка соединений между ними и синхронизация их запуска могут оказаться неисчерпаемым источником ошибок.
Если бы архитекторы учитывали проблемы развертывания на самых ранних этапах, они, возможно, приняли бы решение создать меньшее количество служб, разбить систему на блоки, являющиеся гибридами служб и компонентов, и использовать более интегрированные средства управления взаимодействиями.
Эффективность работы
Влияние архитектуры системы на ее эффективную работу менее драматично, чем на разработку, развертывание и сопровождение. Практически любые проблемы эффективности можно решить вводом в систему нового аппаратного обеспечения без существенного влияния на ее архитектуру.
Подтверждение этому мы видим снова и снова. Системы с неэффективной архитектурой могут работать вполне эффективно за счет простого увеличения объема памяти или количества серверов. Из-за дешевизны аппаратного обеспечения и дороговизны человеческих трудозатрат архитектуры, ограничивающие эффективность работы, оказываются менее дорогостоящими, чем архитектуры, усложняющие разработку, развертывание и сопровождение.
Это не означает, что архитектура, нацеленная на эффективную работу системы, нежелательна. Она желательна! Просто уравнение затрат больше ориентируется на разработку, развертывание и сопровождение.
Между тем существует еще одна роль, которую архитектура играет в работе системы: хорошая архитектура способствует высокой эффективности.
Можно даже сказать, что хорошая архитектура делает работу системы понятной разработчикам. Архитектура должна отражать особенности работы. Архитектура должна возводить варианты использования, особенности и ожидаемые реакции системы до уровня полноправных сущностей, которые послужат видимыми ориентирами для разработчиков. Это упростит понимание системы и, соответственно, окажет значительную помощь в разработке и сопровождении.
