.Net下企业应用系统架构构建心得

在开始架构设计之前，需要了解一下架构是什么，按照IEEE标准的定义是： Architecture 是一个系统的基本组织，它蕴含于系统的组件中、组件之间的相互关系中、组件与环境的相互关系中、以及呈现于其设计和演进的原则中。 (The embodied fundamental organization of a system in its components, their relationships to each other, and to the environment, and the principles guiding its design and evolution. [IEEE Std 1471-2000])

　　一句话，架构就是软件产品的骨架，这个骨架把组件、环境纳入其中，使之能有效得发挥它们的技能。
　　从架构、技术和需求的关系来看。一个软件产品包含了需求和技术，而架构同样是要包括需求和技术的，只是它没有全包全括这个需求和技术，应该是一些整体性的需求，尤其是一些非功能性的需求。如果在构建架构的时候，架构设计人员根本不了解企业使用的目标软件的整体需求，企业使用目标系统的整体环境，那指望架构适用显然有点强求。

　　架构的重要性是不言自明的：
　　l)从需求、技术和架构的关系看，架构是软件产品的骨架
　　2)从软件过程上看，架构处在需求即将完成，实现开始之前，是一个承上启下的关键点
　　3)从技术上来看，架构是整体设计，包含了软件需要用到的各项技术
　　4)架构决定开发过程，方法和工具，这一点都不夸张，架构决定了软件的规模，技术。很自然就觉得了资源的需求以及如何配置这些资源来进行开发
　　5)架构影响软件产品的成本，包括开发成本，测试，实施和维护成本 架构实际上是软件的一部分，同样都需要遵循软件设计中要考虑的设计原则。但是，架构由于是前期设计，整体设计，又具有其需要强调的地方：
　　6)明确目标，切合需求（实用决定一切）
　　7)可扩展性
　　8)易用性和易维护性平衡艺术,易用性就要求系统不能过于负杂，而易维护性就要求可扩展性和灵活性，就要求系统不能太过简单，这就要权衡这两个性能方面的考虑。
　　9)安全性, 架构的安全并不是说把架构的代码放到一个地方加密，是在架构设计中考虑软件的安全性能，这个在先期考虑是相对重要的。

　　l0)稳健性, 架构设计时需要纳入考虑的要素有：
　　l1)Application Infrastructure, 应用的基础架构，也可以说是架构是建立在什么平台上的，比如windows 2003+.Net framework 1.1，当然并不是就这么简单，下面会有具体的讲解。
　　l2)Management, 架构设计中要考虑用户对软件的管理方面的考虑，比如用户对性能监控的要求，用户要对软件执行各个环节的执行效率统计等等。
　　l3)Security, 安全性是在什么地方都要考虑的，不光是软件开发。
　　l4)Storage, 存储，面对一个企业级的应用而言，对存储的要求是要特别注意的。
　　l5)Network,网络拓扑结构，以及企业对网络的要求层级，数据传输要求等等。
　　在了解了软件架构的这些本本上的东西，那么我们来搭个应用看看。以我碰到的项目为例，当然一些技术是可通用的，但这个是一个个案，不代表适用您的项目，只求交流。

　　先交待一下，假设：
　　1． 系统是建立在微软的架构基础上的，Microsoft System Architecture (MSA)
　　2． 它是一个B/S的N-Tier架构
　　3． 同时它是一个企业级应用系统，信息平台

　　在考虑使用N-Tier的过程中，由于系统中没有涉及到要使用跨平台的应用，在可预见的将来也不会有，所以就把Web Service拿掉了。Web Service从3年前就开始用，但是几个问题还是没有解决：
　　1.Web Service从接口继承，如果两个或者两个以上的Web service同时从相同的接口继承，由于Web Service的自描述性，每个Web Service都重新生成接类，就成了两个不同的类。
　　2.Web Service本身不能被继承，同样由自描述性搞的。
　　3.Web Service要真正做到跨平台那就需要做到跨语言，从Java到C#的转化时数据类型转化是相当麻烦的，基本类型之间就有很大问题，如byte，sbyte(C#)中，当Java中根本就没有sbyte。早在一年半前曾用相异平台做了一个应用系统，为了处理这个数据类型转化，我曾想去掉Web Service。
　　4.Web Service方法不能重载，这个很恐怖。
　　5.Web Service的安全问题。
　　尽管Web Service有其种种好处，连现在的网格都开始醉心于它，更不用说SOA了，本身就是以Web Service为核心展开的。但是，Web Service到底能走向哪里？
　　在开始架构设计之前，需要了解一下架构是什么，按照IEEE标准的定义是： Architecture 是一个系统的基本组织，它蕴含于系统的组件中、组件之间的相互关系中、组件与环境的相互关系中、以及呈现于其设计和演进的原则中。 (The embodied fundamental organization of a system in its components, their relationships to each other, and to the environment, and the principles guiding its design and evolution. [IEEE Std 1471-2000])

　　一句话，架构就是软件产品的骨架，这个骨架把组件、环境纳入其中，使之能有效得发挥它们的技能。
　　从架构、技术和需求的关系来看。一个软件产品包含了需求和技术，而架构同样是要包括需求和技术的，只是它没有全包全括这个需求和技术，应该是一些整体性的需求，尤其是一些非功能性的需求。如果在构建架构的时候，架构设计人员根本不了解企业使用的目标软件的整体需求，企业使用目标系统的整体环境，那指望架构适用显然有点强求。
　　具体的了解一下这个层的关系，以及构建架构时上文提到的需要涉及到的问题。

　　1． Presentation Tier
　　表示层分层两层，UI Components可以直接看作是HTML，UI Process 这里不是MVC，而是code-behind类。 在表示层，就我所碰到需要处理的问题有：
　　l)MVC (Model-Views-Controller)
　　Asp.net下是否需要使用MVC一直是一个有争议的问题。 Asp.net的特点是事件驱动与Code-behind，Code-behind本身就可以理解是MVC中的Controller，但是没有体现MVC的好处来，微软缺乏双向赋值的考虑。UIP (User Interface Process Application Block )是微软社区里的一个开源项目。严格说来它只是一个管页面流转，不是一个MVC的框架。Maverick.net是一个比较轻量级的框架，简单实现了MVC，但是也有其缺陷，而且比较老了。 还有Castle的框架，Spring还没有完整推出。

　　2)国际化
　　如果是一个多语言的企业应用，那就需要国际化支持，.Net提供了很好的国际化支持。
　　3)页面元素格式统一转化与验证
　　比如日期形式从“yyyy-mm-dd”需要转化成“yyyy/mm/dd”，如果没有一个统一配置的地方，那页面就要伤筋动骨了。
　　4)安全，在后面的安全节有介绍，这里先按下不提

　   2． Web Service
　　这里不再说了，已经去掉了。
　　3． Business Tier
　　Business 层是应用系统的核心，包括体现用户的商业运算逻辑的Business Logic；还有保障Business Logic运算安全和完整性的事务，日志，安全验证，性能管理等辅助逻辑。在设计Business Tier的时候要考虑的问题有：
　　l)可扩展性
　　i.将接口进行到底
　　在Business实现层之上，建议抽出一个接口层，遵循一般原则提倡接口编程， Business Components都从一个或者一个以上接口继承，在调用代码中调用类工厂产生实例，在代用代码中建议不要使用此类的new操作符。
　　ii.设计模式的应用
　　适当应用模式，可以增加程序的灵活性，可扩展性。（在设计中经常用到Factory，Adapter，Singleton，Decorate，Command，Template等模式，建议可以重点了解一下这些模式。有时间可以详读GOF的设计模式）Example:从Business结构，划分为CRUD（增查改删，称为“四架马车”）和其它具体业务实现的Components，这里用Decorate模式，简单实现一个继承的过程，如果你要继承两个基类，可以考虑使用此模式，当然，即使不继承基类，用Interface+Adapter同样可以实现多继承。

　　2)区分业务逻辑
　　所谓区分业务逻辑实际上在上面的描述中已有提及，大致上可以分为两类，一类是商业业务逻辑，一类则是软件功能性逻辑，起辅助保障上述逻辑用，如事务，日志，安全验证等。第二类的使用频率高，实现又是非常类同的，如果提取出来，那复用价值是很高的。 这种区分早有定义，把抽出来的部分称之为CrossCut或者叫Aspect。这个就是AOP在事务，日志，安全验证方面的应用。先来看一下CrossCut（Aspect）的结构表示图：

3)MS组件、服务的是应用
　　这里的服务和组件主要是讲是在Application infrastructure中的元素，如COM+，MSMQ，IIS，AD等等。这里常用到的两种COM+和MSMQ。
　　i.COM+
　　如果应用系统需要使用分布式事务，或者的确希望把组件编程一个服务，那么就可以使用COM+，当然这也造成部署的不方便。
　　ii.MSMQ
　　消息队列，主要使用于异步处理。比如，在业务处理过程中要发一封邮件，如果采用消息队列来做，不管当前的邮件服务忙，还是根本就不能工作，用户可以转回来处理其它业务而不必等待。

　　4． DataAccess Tier
　　数据访问层，是用来隔离系统访问不同的数据媒体或者系统外服务（比如，其它系统的Web Service等）用的。
　　l)将接口进行到底
　　2)or-Mapping,OR Mapping所带来的好处这里就不多说了。我们先来谈一下下面的几个概念。

　  i.Domain Model & Table Module
　　根据Martin Flower的定义Domain Model：An object model of the domain that incorporates both behavior and data.
　　- Rich Domain Model ：是上面的这种定义
　　- Anemic Domain Model ：这种方式方法和Data是分别在不同的类里实现的，OR-Mapping就是建立在这种方式上的。
　　ii.NHibernate
　　NHibernate是OR-Mapping的一种实现，是一个比较齐整的框架，是从Java的Hibernate转过来的。当然.Net下还有其它的OR-Mapping实现，如Gentle.net
　　iii.SqlMapper & IBatis.Net
　　SqlMapper为Domain Model和Table Module两种方式一个折中方案，它可以以面向对象的方式直接处理自定义数据实体对象，同时可以根据与数据源与业务实体的映射关系执行手写的Sql语句，这样完全使得我们可以针对具体数据源做优化，对于复杂操作同样可以胜任。IBatis.Net 是SqlMapper的实现。
　　3)or-Mapping与复杂查询的问题
　　OR-Mapping带来的好处是在CU，D方面还可以，毕竟大批量的删除一般不会经常出现，但是R方面就是一个实实在在的问题，面对复杂查询的执行效率也是一个问题。蹩脚的解决方案是两条线，R这方面采用Table Module这种方式来，而CUD才用对象。

　　5． Commom Tier
　　是系统性能、检测、跟踪用的，有些可以采用AOP来解决，如计数等。

　　三．企业级应用
　　企业级应用一般的特点是数据量大，交互操作要求高，在线用户量比较大，用户地理分布较广。这就要求我们在设计架构是要考虑其安全性，数据存储要求，集群，与其它应用交互。
　　l)安全性
　　安全性是一个多角度多方位的立体式问题，应用体统的安全性，是与其它安全性一起才构建起来。 一般安全分成几个层级：
　　1.网络安全性
　　-网络服务的安全，如http，ftp，mail

　　2.操作系统安全性
　　-访问控制表（ACL）安全控制，主要通过组、用户权限控制完成
　　-网络访问安全控制，在域模式下
　　3.数据安全性
　　- 数据库系统安全
　　-数据访问权限安全
　　- 数据加密
　　-数据备份

　　4.应用系统安全性
　　-Asp.net的安全性
　　-安全通信
　　对于上面列举的一些安全层次，有些是在系统的使用过程中要注意的问题，并非在架构设计时能做到的，但是，可以做为输入项来构建一套安全的系统。下面主要来讲一下如何用Asp.net来构建安全的系统。
　　1.Asp.net安全性
　　-ASP.NET 身份验证，包括 Windows、表单、Passport 和无身份验证
　　-ASP.NET 授权，包括URL 授权、文件授权 、主体权限需求 和.NET 角色
　　-标识和主体，主要是通过编程方式来进行(标识和主体对象必须实现 IIdentity 和 IPrincipal 接口。这些接口在 System.Security.Principal 名称空间内定义 )

　　2.在采用windows验证时，Asp.net可以在IIS上配置一些安全选项。

　　3.安全通信
　　-Internet协议安全(IPsec)
　　IPSec 提供传输级安全通信解决方案，可以用于保护两台计算机之间传送的数据安全 。VPN也是在这个协议基础上构建的。
　　-安全套接字(SSL)
　　这通常用于保护浏览器和 Web 服务器之间的通道安全。 结合IIS和证书，就可以配置https协议使用。
　　-远程调用(RPC)加密
　　分布式 COM (DCOM) 使用的 RPC 协议提供了一个身份验证级别（数据包保密性），它对客户端和服务器之间传送的每个数据包都进行加密。

　　2)存储
　　企业级应用级的存储特点是I/O访问要求高，数据容错性要求高。所以，就有可能使用比较高端的存储设备以满足存储要求，硬件不是软件系统架构的内容，但是Raid等使用却是软件架构必需考虑的。

　　3)集群
　　同存储要求一样，对于一个大型的应用来说，大访问量，分布式数据应用，就可能需要使用集群。
　　对于分布式数据库的需要使用数据库集群，可采用数据库系统本身得到解决。
　　对于分布式部署需要应用服务器集群，这在代码实现上就要先期考虑到Session在分布式部署环境下的同步问题。
　　4)与其它应用交互
　　在设计架构时，还要考虑与其它系统的交互。
　　1．使用其它系统的接口
　　2．与原有系统的整合
　　3．开放接口，供其它系统使用