高质量软件架构设计

课程大纲：                  

一、软件架构设计概述

情景剧：软件架构设计的价值

• 一个人的软件设计过程

• 5个人的软件设计过程

• 10个人的软件设计过程

• 20个人以上的软件设计过程

• 结论：揭示架构设计的价值与架构师的作用

  架构设计5视图法：

• 介绍架构设计5视图法

• 运用5视图法设计软件架构的过程

  二、逻辑架构设计过程

  案例讲解逻辑架构的设计过程

• 逻辑架构的概念与作用

• 需求分析与用例模型设计

  由粗到细的需求分析过程

  不同类型的用例描述

• 流程分析与行动图

• 领域模型分析

  讲解领域驱动设计的思想

  在需求讨论中绘制领域模型

  用原文分析法进行领域分析

• 需求确认与可行性分析

  探讨需求不可行给项目带来的风险

  案例讲解主动式需求分析的过程

1. 开发架构设计过程

   案例讲解开发架构的设计过程

• 开发架构的概念与作用

• 讨论合理的分层架构

  案例：演示一个工资系统的需求变更过程

• 展示三次巨大需求变更及其分析设计过程

• 探讨什么样的架构能真正适应需求的变更

  技术选型与决策

  软件架构设计

• 案例讲解软件的可扩展设计

• 案例讲解软件的易维护设计

  模块划分与分包

  软件开发规范的制订

四、数据架构设计过程

• 探讨传统的数据架构设计过程

• 讲解基于领域的数据架构设计过程

• 如何将领域模型转换为数据库设计

• 传统的4种关系转换为数据库设计

• 继承关系的3种数据库设计

• 如何将领域模型转换为软件

• 贫血模型 vs. 充血模型

五、运行架构设计过程

探讨运行架构的设计过程

• 关注关键点与难点而不是全局

• 属性→场景→决策的分析过程

  专题讨论运行架构需要决策的内容

  并发访问与串行操作

  同步操作与异步操作

  进程与线程

  六、物理架构设计过程

  探讨物理架构设计过程

• 案例讲解一些常见物理架构设计

• 案例讲解应用架构设计

• 案例讲解一些技术方案的编写

  七、逐步演化的架构设计

  恰如其分的架构设计

• 恰如其分的架构设计过程

• 风险驱动的架构设计

  逐步演化的架构设计过程

• 探讨老系统维护过程中架构设计的问题

• 剖析以往采取的办法及失败的原因

              （1）缝缝补补不能从根本上解决

  （2）走一步退两步浅尝辄止的根源

  （3）抛弃一切从头再来的风险

  剖析问题的根源与解决的办法

• 演化式改造的过程

• 平台建设与重构并行

• 改造与维护并举

  八 、大并发相关的指标

  高并发相关的指标

• 吞吐量 / 每秒事务数 / 事务响应时间

• 用户数 / 用户并发数 /高并发问题的解决思路

• 目标→问题→方案

• 业务梳理与优化

  九、并发问题的快速优化策略

  传统架构的演变过程

• All-in-One的架构设计

• 多级集中的架构设计

• 传统架构面临的挑战

• 基于风险的架构设计思想

  先识别未来存在的风险，再进行有针对的架构设计

          用快的速度解决急迫的问题

  并发问题的快速优化策略

• 智能DNS及其优缺点

• CDN内容分发网络及其优缺点

• 负载均衡与反向代

  （1）Nginx技术及其解决的问题

                （2）动静分离的设计

  （3）Zookeeper及其非中心化设计

  十、数据库瓶颈及其优化策略

  数据库瓶颈

• 现有数据库设计及其性能瓶

• Shared Disk vs. Shared Nothing

• 介绍PostgreSQL与GreenPlum

  数据库读写分离的设计

• 三种不同类型的操作及其优化策略 业务操作 / 随机查询 / 统计分析

• MySQL主从机实现读写分离

  （1）MySQL主从机实现读写分离的思想与局限

  （2）在原有系统上实现读写分离的改造过程

• 真正实现读写分离的设计方案

  数据库分库的设计思想

          纵向拆分的设计思想及其注意的问题

• 案例：国家金税三期的架构设计

• 案例：阿里巴巴的架构设计

  横向拆分的设计思想及其注意的问题

• 按地域拆分的设计及其评价

• 按用户号进行拆分的设计及其评价 案例：淘宝网的架构设计解析

• 在原有系统上如何实现数据库分库

  （1）纵向拆分的系统改造过程

             （2）横向拆分的系统改造过程

十一、应用缓存的设计

应用缓存技术

• 应用缓存技术解决的问题

• 单机缓存 vs. 分布式缓存

• 分布式缓存的特点及其设计

  Memcached技术

• Memcached技术及其特点

• 分布式哈希算法及其一致性哈希

• Memcached的部署结构及其应用方案 案例：负载均衡的session同步及其故障转移

  如何在原有系统上进行应用缓存改造

• Spring + Memcached的设计改造过程

• Hibernate + Memcached的设计改造过程

• Memcached的命中率分析及其调优

• 应用缓存的设计过程中应当注意的问题

  十二、 内存数据库的设计

  内存数据库技术

• 内存数据库的概念

• 解析内存数据库的运行原理

• Oracle TimesTen的介绍

• Gemfire及其在12306的应用

  Redis内存数据库技术

• Redis的运行原理及其特点

• Redis的部署形式

• Redis的应用设计 案例：spring-redis-data的设计应用 案例：京东订单系统的优化过程

• 内存数据库的设计局限

  十三、 异步化操作的设计

异步化操作的原理

• 案例：12306的异步化改造过程

        异步化操作的设计实践

        分布式队列的设计

十四、 互联网不断演进的架构设计过程

互联网+时代的架构设计特点

• 互联网+带来的巨大变革

• 互联网公司不断面对的升级改造

• 传统行业必须面对的互联网转型

  好的架构源于不断的衍变

  案例：58同城的架构衍变过程

• 网络接入层的改造过程

• 数据库拆分的改造过程

• 服务化为中心的改造过程

十五 、NoSQL数据库及其设计

NoSQL数据库的概念

• 分布式架构与CAP理论

• ACID vs. BASE

• 强一致性与弱一致性

• NoSQL数据库的特点

  MongoDB数据库

• MongoDB数据库简介

• MongoDB数据库的概念模型

• 插入、更新、删除、查询操作

• 案例：MongoDB实现的海量存储与快速查询

• MongoDB数据库的优劣势分析与适用范围

十六、 Hadoop大数据处理技术

Hadoop简介

Hadoop生态圈

Hadoop架构及其与传统架构的优势

Hadoop的核心组件

• 解析HDFS分布式文件系统的运行原理

• 解析MapReduce分布式运算框架的运行原理

• MapReduce的优劣势与适用范围

• 案例：WordCount词频计算程序的分析设计过程

  Hadoop的生态圈

  Hive技术

• Hive技术简介

• Hive与传统关系型数据库的比较

• Hive的建表、载入数据、查询数据的语句

  Spark技术

• Spark设计原理

• Spark编程实践  

• 案例：Spark小步快跑的设计过程

   Sqoop技术

• Sqoop技术简介

• Sqoop导入语句

• Sqoop导出语句

  HBase数据库

• HBase数据库的简介

• HBase数据库的概念模型

• HBase的面向列式存储

• HBase的系统架构

• 案例：用HBase存储与展示搜索结果

       ElasticSearch搜索引擎

• ElasticSearch设计原理

• ElasticSearch+Hive的设计方案

• ElasticSearch的RUSTful数据搜索

• 例：如何实现海量数据秒级响应

Hadoop的安装部署

• Hadoop的物理部署架构

• Hadoop的技术选型

• Hadoop的组件部署结构

  十七、 面向主题的数据仓库设计

  数据仓库的概念

• 大范围数据统计的操作特点与设计思路

• 数据仓库的架构设计

  大数据环境下的数据仓库设计

• 大数据环境下数据仓库设计面临的困境

• 讲解海量数据的多维数据模型设计方案

•  案例：HBase实现大数据多维模型

• 案例：运用Kylin进行大数据建模的设计过程

• 浅析数据挖掘与机器学习过程

  传统BI系统的大数据转型

• 传统BI系统面临的难题

• 案例：一次税务数据分析的演化式BI转型过程