论软件系统架构评估

一、题目

对于软件系统，尤其是大规模的复杂软件系统来说，软件的系统架构对于确保最终系统的质量具有十分重要的意义，不恰当的系统架构将给项目开发带来高昂的代价和难以避免的灾难。对一个系统架构进行评估，是为了:分析现有架构存在的潜在风险，检验设计中提出的质量需求，在系统被构建之前分析现有系统架构对于系统质量的影响，提出系统架构的改进方案。架构评估是软件开发过程中的重要环节。
请围绕“论软件系统架构评估”论题，依次从以下三个方面进行论述
1.概要叙述你所参与架构评估的软件系统，以及在评估过程中所担任的主要工作。
2.分析软件系统架构评估中所普遍关注的质量属性有哪些?详细阐述每种质量属性的具体含义。
3.详细说明你所参与的软件系统架构评估中，采用了哪种评估方法，具体实施过程和效果如何。

二、素材

论文通用模板结构：摘要段（大约200字）+背景段（大约500字）+过渡段（大约200字，点题）+过程段（大约1200字）+结尾（大约300字）

三、范文

2020年3月，我非常荣幸作为系统架构设计师参加了“某省海关数据中心基础设施管理系统”的架构设计工作。该系统是国务院批准立项的海关电子政务重大信息化工程项目，以多种形式为某省直属海关及各个隶属海关提供数据中心基础设施信息的智能监控管理服务，实现了基础设施的智能化管理。本文以数据中心基础设施管理系统为例，论述了软件系统的架构评估。首先分析了软件架构评估中的质量属性，并对其性能、可用性、可修改性、安全性的具体含义进行阐述。其次在架构设计完成后，采用了架构权衡分析法ATAM对架构进行评估，并且从描述和介绍阶段、调查和分析阶段、测试阶段与报告阶段四个阶段描述了架构的评估过程。项目于2021年4月成功上线，获得客户一致好评。【摘要】

在某省海关数据中心基础设施管理的过程中，由于涉及到全省直属海关和各个隶属海关数据中心的软硬件设备等基础设施，监控管理难度较大，需要投入大量的人力、物力成本。一方面数据中心机房分散各地，部分机房无人值守，机房监控系统建设标准及品牌不同。另一方面数据中心的资产、能耗等关键性设施监控管理措施不足。针对这些监控管理问题，我司被该省海关委托建设数据中心基础设施管理系统，提升基础设施管理效率，让运维人员管理更轻松。（要求：岗位职责描述、系统功能所带来的作用）【背景】

2020年3月，我非常荣幸作为系统架构设计师参加了“某省海关数据中心基础设施管理系统”的架构设计工作。系统主要包括数据采集、设施监控、资产管理、容量管理、能耗管理、工程组态等功能模块，通过模块功能实现了海关数据中心基础设施智能化监控管理，提升了基础设施管理效率，降低了运营成本。整体架构采用面向服务的架构SOA。以Java语言为核心开发语言，前端框架采用vue.js,后端框架以springboot为主。系统移动端分别采用了Android、IOS、Html5、微信小程序语言进行开发，满足不同设备的需求。服务器采用分布式部署方式，数据库采用Mysql。下面首先介绍下软件架构评估的质量属性。【背景】

架构评估是软件开发过程中的重要环节。在软件架构评估中的质量属性包括：性能、可用性、可修改性、安全性、可测试性、可靠性和易用性等。其中前4个质量属性是质量效应树的重要组成部分。性能是指系统的响应能力，即需要多长时间才能对某个事件做出响应，或者在某段时间内系统所能处理的事件个数，其设计策略包括引入并发机制等。可用性是指系统能够正常运行的时间比例，通过用两次故障间的时间长度或出现故障时系统能够恢复的速度来表示，其设计策略包括冗余等。可修改性是指能够快速以较高的性价比对系统做出变更的能力。安全性是指系统能够向合法用户提供服务，同时拒绝非授权用户使用或拒绝服务的能力。【过渡】（要求：贴合子题目的要求；字数要有300；只能写纯理论，不能结合业务来写）

正文

在本系统中，根据所描述的质量属性,我们选用了基于场景的架构权衡分析法ATAM作为架构评估方法。在架构评估之初，我们成立了项目评估小组，主要成员包括：评估小组负责人、项目决策者、架构设计师、用户、开发人员、测试人员等项目干系人。架构的评估过程分为四个阶段，分别为：描述和介绍阶段、调查和分析阶段、测试阶段、报告阶段。下面我将从这四个阶段依次进行介绍。

（要求：描述ATAM方法和自己项目的架构，且描述架构不能太简单，要说明架构拆分成了哪些服务，以及之间的流转关系 ）

在描述和介绍阶段，首先由作为架构设计师的我向评估小组成员介绍ATAM方法，它是一种基于场景的架构评估方法，根据质量属性效用树对系统进行评价，确定敏感点、权衡点、风险点，检查各自的非功能性需求是否满足需求。其次描述了系统将采用面向服务的架构SOA，主要拆分为数据采集服务、设施监控服务、容量管理服务、资产管理服务等，数据采集服务负责采集基础设施指标数据，并实时上报，其他设施监控等服务负责对数据分析处理，实现智能化管理。

在调查和分析阶段，不同需求方均提出了各自的需求。为了保证系统的可用性，客户方提出当数据中心主数据中心发生故障后，2分钟内请求重定向至灾备数据中心；为了保证设施监控模块的性能，客户方提出正常负载情况下，根据时间查询基础设施能耗指标时，必须在1秒内返回结果。为了保证用户数据的安全性，安全人员提出用户数据不能被非法手段拦截、篡改。为了保证机柜中的服务器U位选址算法的可修改性，项目经理提出系统随着数据中心业务复杂度的增加，算法兼容性需要达到要求。根据这些场景，分析了系统的风险点、敏感点、权衡点。系统中存在的风险点：系统基础设施的告警信息数据，如果未在6小时内处理，会产生消息的大量积压。敏感点：用户的加密方法。权衡点：扩展机柜中服务器U位选址算法，提高了易用性，同时影响了系统的性能。

在测试阶段，根据数据中心基础设施管理系统的特性，我们评估小组首先确定了场景优先级，从高到低依次为：可用性、性能、安全性、可修改性。在保证系统可用性方面，采用主备数据中心模式。在异地部署一套与现有数据中心一样的生产环境。当主数据中心故障发生时，其业务可以迅速切换到另外一个正在运行的备用数据中心，做到用户无感知。在保证系统性能方面，增加Guava本地缓存策略，提升能耗指标的查询效率。在系统可修改性方面，使用策略模式实现服务器U位选址算法的优化。在用户数据安全性方面，采用了非对称加密、信息摘要、数字签名技术。

在报告阶段，我们将评估过程和结果都汇总整理成文档，其中包括架构分析方法文档、质量属性效用树、风险点、敏感点、权衡点、每次评估会议纪要以及最终架构决策。

结尾

经过我们团队不懈的努力，历时13个月，本项目于2021年4月份，通过了客户的验收，该项目成功上线以后，大大提高了海关数据中心的运营效率及可靠性，降低了运营成本，让运维人员管理更轻松。该系统由于保密性高，性能要求高，技术实现难度高，项目建设周期长等原因，建设过程困难重重，但由于笔者和项目团队成员非常重视系统架构评估，最终保证了该项目按质按量顺利交付。

项目虽然取得了一定的成绩，但也存在一些需要改进的地方。第一在能效指标数据查询功能的性能优化时，只有Guava本地缓存，在应对业务量激增时，性能会有所下降。第二当有超过80台服务器位置变动告警时，用户要等待2分钟才能收到相应的告警信息。针对第一个问题，我们通过将缓存策略修改为Guava本地+Redis远程两级缓存策略。针对第二个问题，经过分析，是由于消息消费端实例数太少，出现了告警信息积压的现象，通过采用对消费端实例数水平扩容解决了此问题。在今后的架构分析设计过程中，我将不断更新完善自己架构设计领域的知识，提高自己专业技术水平，更好的完成系统架构设计的工作。