可維護(hù)性

軟件大部分成本其實(shí)不在最初開(kāi)發(fā)階段，而是在于整個(gè)生命周期內(nèi)的持續(xù)投入，包括維護(hù)與bug修復(fù)，監(jiān)控系統(tǒng)來(lái)保持正常運(yùn)行、故障排查、適配新平臺(tái)、搭配新場(chǎng)景、技術(shù)缺陷完善及增加新功能。

可惜許多程序員不喜歡維護(hù)這些所謂的遺留系統(tǒng)，例如修復(fù)他人埋下的bug或使用過(guò)時(shí)的開(kāi)發(fā)平臺(tái)或被迫做不喜歡的工作。每個(gè)遺留系統(tǒng)總有過(guò)期理由，所以很難給出通用建議該如何對(duì)待它們。

但換個(gè)角度，可從軟件設(shè)計(jì)時(shí)就開(kāi)始考慮，盡可能減少維護(hù)期的麻煩，甚至避免制造出易過(guò)期系統(tǒng)。為此，需特別關(guān)注軟件系統(tǒng)的三個(gè)設(shè)計(jì)原則：

• 可運(yùn)維性方便運(yùn)維團(tuán)隊(duì)來(lái)保持系統(tǒng)平穩(wěn)運(yùn)行。
• 簡(jiǎn)單性簡(jiǎn)化系統(tǒng)復(fù)雜性，使新工程師能夠輕松理解系統(tǒng)。注意這與API的簡(jiǎn)單性不同
• 可演化性后續(xù)開(kāi)發(fā)能輕松對(duì)改進(jìn)系統(tǒng)，并根據(jù)需求變化將其適配到非典型的場(chǎng)景，也稱為可延伸性、易修改性或可塑性

類(lèi)似可靠性、可擴(kuò)展性，實(shí)現(xiàn)這些目標(biāo)也沒(méi)簡(jiǎn)單解決方案。但我們首先還是要建立對(duì)這三個(gè)特性的理解。

1.可運(yùn)維性：運(yùn)維更輕松

“良好的操作性經(jīng)?？梢曰廛浖窒扌?，而不規(guī)范操作則會(huì)輕松擊垮軟件”。雖然某些操作可以而且應(yīng)該自動(dòng)化 ，但最終還是需要人工執(zhí)行配置并確保正常工作。

運(yùn)維團(tuán)隊(duì)對(duì)保持軟件系統(tǒng)順利運(yùn)行至關(guān)重要。優(yōu)秀團(tuán)隊(duì)通常至少負(fù)責(zé)：

• 監(jiān)視系統(tǒng)健康狀況，井在服務(wù)出現(xiàn)異常狀態(tài)時(shí)快速恢復(fù)服務(wù)
• 追蹤問(wèn)題原因，例如系統(tǒng)故障或性能下降
• 保持軟件和平臺(tái)至最新?tīng)顟B(tài)， 如安全補(bǔ)丁
• 了解不同系統(tǒng)如何相互影響，避免執(zhí)行帶有破壞性的操作
• 預(yù)測(cè)未來(lái)可能問(wèn)題，并在問(wèn)題發(fā)生前解決（例如大促之前就完成機(jī)器擴(kuò)容）
• 建立用于部署、配置管理等良好的實(shí)踐規(guī)范和工具包
• 執(zhí)行復(fù)雜的維護(hù)任務(wù)， 例如將應(yīng)用程序從1個(gè)平臺(tái)遷移到另1個(gè)平臺(tái)
• 建立用于部署、配置管理等良好的實(shí)踐規(guī)范和工具包
• 配置更改時(shí)，維護(hù)系統(tǒng)的安穩(wěn)
• 制定流程，規(guī)范操作行為，并保持生產(chǎn)環(huán)境穩(wěn)定
• 保持相關(guān)知識(shí)的傳承（如對(duì)系統(tǒng)理解），及時(shí)復(fù)盤(pán)存檔。如發(fā)生團(tuán)隊(duì)人員離職或新員工加入

良好可操作性意味著日常工作的簡(jiǎn)單，使運(yùn)維團(tuán)隊(duì)能專注更高附加值的任務(wù)。數(shù)據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)可以在這方面貢獻(xiàn)很多， 包括：

• 提供對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)行為和內(nèi)部的可觀測(cè)性，方便監(jiān)控
• 支持自動(dòng)化， 與標(biāo)準(zhǔn)工具集成
• 避免綁定特定機(jī)器，這樣在整個(gè)系統(tǒng)不間斷運(yùn)行的同時(shí)，允許機(jī)器停機(jī)維護(hù)
• 提供良好的文檔和易于理解的操作模式，諸如“如果我做了X，會(huì)發(fā)生Y”
• 提供良好的默認(rèn)配置，且允許管理員在需要時(shí)方便修改默認(rèn)值
• 嘗試自我修復(fù)，在需要時(shí)讓管理員手動(dòng)控制系統(tǒng)狀態(tài)
• 行為可預(yù)測(cè)，減少意外發(fā)生

2.簡(jiǎn)單性：簡(jiǎn)化復(fù)雜度

小軟件項(xiàng)目通常能寫(xiě)出簡(jiǎn)單而漂亮的代碼 ，但隨項(xiàng)目變大，就越復(fù)雜和難理解。這種復(fù)雜性拖慢后續(xù)的開(kāi)發(fā)效率，增加維護(hù)成本。一個(gè)過(guò)于復(fù)雜的軟件項(xiàng)目被稱為大泥潭。

復(fù)雜性有各種表現(xiàn)方式：

• 狀態(tài)空間的膨脹
• 模塊緊耦合
• 令人糾結(jié)的相互依賴關(guān)系
• 不一致的命名和術(shù)語(yǔ)
• 為了性能而采取的特殊處理
• 為解決某特定問(wèn)題而引人的特殊框架等

復(fù)雜性使維護(hù)變得越來(lái)越困難， 最終導(dǎo)致預(yù)算超支和開(kāi)發(fā)進(jìn)度滯后。對(duì)復(fù)雜軟件系統(tǒng)，變更而引人潛在錯(cuò)誤的風(fēng)險(xiǎn)會(huì)顯著增大，最終開(kāi)發(fā)人員更加難以準(zhǔn)確理解、評(píng)估或更加容易忽略相關(guān)系統(tǒng)行為，包括背后的假設(shè)，潛在的后果，設(shè)計(jì)之外的模塊交互等。而降低復(fù)雜性就能大大提高軟件可維護(hù)性，因此簡(jiǎn)單性應(yīng)該是構(gòu)建系統(tǒng)的關(guān)鍵目標(biāo)之一。

簡(jiǎn)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)不代表減少系統(tǒng)功能，而意味著消除意外方面的復(fù)雜性，有大佬把復(fù)雜性定義為一種“意外”，即它并非軟件固有、被用戶所見(jiàn)或感知，而是實(shí)現(xiàn)本身所衍生出的問(wèn)題。

消除意外復(fù)雜性最好的手段之一是抽象。好的設(shè)計(jì)抽象：

• 能隱藏大量實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)，并對(duì)外提供清晰易懂的API
• 可用于各種不同的應(yīng)用程序。這樣，復(fù)用遠(yuǎn)比多次重復(fù)實(shí)現(xiàn)更有效率
• 也帶來(lái)更高質(zhì)量的軟件，而質(zhì)量過(guò)硬的抽象組件所帶來(lái)的好處，可以使運(yùn)行其上的所有應(yīng)用輕松獲益

例如，高級(jí)編程語(yǔ)言作為一種抽象，就隱藏了匯編、 CPU寄存器和系統(tǒng)調(diào)用的細(xì)節(jié)和復(fù)雜性。SQL作為一種抽象，隱藏內(nèi)部復(fù)雜的磁盤(pán)和內(nèi)存數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及來(lái)自多客戶端的并發(fā)請(qǐng)求，系統(tǒng)崩潰之后的不一致等問(wèn)題。當(dāng)然了，使用高級(jí)編程語(yǔ)言最終也沒(méi)有脫離匯編代碼，只是井非直接使用，與匯編代碼打交道的事情已由編程語(yǔ)言抽象為高效的接口代替我們來(lái)完成。

但設(shè)計(jì)好抽象很有挑戰(zhàn)性。在分布式系統(tǒng)領(lǐng)域中，雖然已有許多好算法可參考，但很多時(shí)候并不太清楚如何利用他們，封裝到抽象接口中，最終幫助將系統(tǒng)的復(fù)雜性降低到可靠控的級(jí)別。

日常開(kāi)發(fā)時(shí)，我們可以廣泛考察如何設(shè)計(jì)好的抽象，這樣至少能夠?qū)⒋笮拖到y(tǒng)的一部分抽象為定義明確、可重用的組件，提高自己的年終績(jī)效！

可演化性：易于改變

沒(méi)有一成不變的系統(tǒng)需求，想法和目標(biāo)在不斷變化：適配新外部環(huán)境，新用例，業(yè)務(wù)優(yōu)先級(jí)變化，用戶要求新功能，新平臺(tái)取代舊平臺(tái)，法律或監(jiān)管要求變化，業(yè)務(wù)增長(zhǎng)促使架構(gòu)演變等。

組織、流程方面 ，敏捷開(kāi)發(fā)模式為適應(yīng)變化提供了很好參考。敏捷社區(qū)還發(fā)布了很多技術(shù)工具和模式，以幫助在頻繁變化的環(huán)境中開(kāi)發(fā)軟件，例如TDD和重構(gòu)。這些敏捷開(kāi)發(fā)技術(shù)多數(shù)還只是針對(duì)小規(guī)模、本地模式（例如同一應(yīng)用程序中的幾個(gè)源代碼文件）環(huán)境。我們需要探索在更大的數(shù)據(jù)系統(tǒng)層面上提高敏捷性，系統(tǒng)由多個(gè)不同特性的應(yīng)用或者服務(wù)協(xié)作而成

我們的目標(biāo)是可以輕松修改數(shù)據(jù)系統(tǒng)，使其適應(yīng)不斷變化的需求，這和簡(jiǎn)單性與抽象性密切相關(guān)：簡(jiǎn)單易懂的系統(tǒng)往往比復(fù)雜系統(tǒng)更易修改。我們將采用另一個(gè)不同的詞指代數(shù)據(jù)系統(tǒng)級(jí)的敏捷性：可演化性。

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