软件架构总览

软件架构总览

软件架构与软件设计是同一主题的两个方面。它们共同讨论的是如何构建软件系统，以便能够高效执行特定任务。通常，术语“软件架构”指的是软件系统的较大结构，而“软件设计”则专注于较小的结构部分。

架构与设计的边界

软件架构和软件设计之间的界限并不容易划分，因为系统的架构对设计有直接影响，较大的结构设计往往会影响到较小结构的设计。在本文中，我将界限设定为流程级别。具体来说，软件设计涉及单一软件流程的内部设计，而软件架构则关注多个软件流程如何协同工作以完成任务。

软件架构与分布式系统的关系

从我的观点来看，软件架构为各种分布式算法提供了运行的基础框架。尽管“软件架构”和“分布式系统”这两个术语之间有些重叠，但不同的分布式算法可以在相同的底层架构上执行。

此外，软件架构往往受到硬件架构的影响。根据所使用的硬件，可能需要不同的架构或设计，或者反过来，根据所选架构来选择硬件。

常见的软件架构类型

虽然软件架构的类型繁多，但以下几种架构模式较为常见：

• 单一进程
• 客户端/服务器架构（两个进程协作）
• 三层架构（三个流程以链式方式协作）
• N层架构（N个流程以链式方式协作）
• 面向服务的架构（多个流程相互交互）
• 对等架构（多个进程无需中央服务器即可进行交互）
• 混合架构（多种架构的组合）

架构类型说明

以上架构模式有不同的适用场景，选择合适的架构类型取决于系统的需求和目标。

进程通信通道

进程之间的通信可以通过以下三种媒介进行：

• 网络
• 磁盘
• 管道

进程可以通过计算机网络进行通信。这种方式支持同一计算机上的进程间通信，也支持不同计算机间的进程通信，前提是两台计算机通过网络连接。

同一台计算机上的进程也可以通过硬盘（或其他存储设备，如USB磁盘）进行通信。进程A可以将数据写入磁盘，进程B随后读取并处理这些数据。

此外，进程间还可以通过网络存储进行通信。网络存储本质上是连接到计算机网络的硬盘，进程可通过该存储与其他进程通信。

在同一计算机上，进程还可以通过操作系统提供的管道进行通信。管道的优势在于数据交换更快，因为它们在计算机的RAM中进行，不涉及网络协议的开销。

另外，进程还可以通过RAM磁盘进行通信。RAM磁盘是计算机RAM的一部分，看起来像磁盘，但速度比硬盘更快，因为数据直接存储在RAM中。

进程通信模式

进程之间的通信可以采用两种模式：

• 同步模式：进程A向进程B发送消息后，必须等待进程B的回复才能继续执行其他操作。
• 异步模式：进程A发送消息给进程B后，不等待回复，而是继续执行其他任务。进程B在某个时刻会返回消息，进程A可以在空闲时处理这条消息。

同步和异步通信各有其优缺点。异步通信能够提高系统效率，而同步通信则适用于需要等待对方处理的情况。