45|从软件工程的角度看微服务、云计算、人工智能这些新技术
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你好,我是宝玉。这些年来,新技术新概念层出不穷,比如说微服务、云计算、人工智能等。你有没有去学习和了解这些新技术呢?又是怎么去理解这些新技术的呢?
也许你会从技术的角度,去学习和理解这些新技术,去看如何把服务分拆,看如何应用虚拟化、容器技术,如何用人工智能切页面。
这些新技术可能会让你很兴奋,毕竟又有很多新知识可以学习和应用的;但另一方面也可能会增加一些困惑,比如说:
- 我该不该在项目中使用微服务?
- 在设计微服务架构的时候,服务拆分的粒度该多细?该拆成 10 个服务还是 100 个?
- 云计算对我的项目会带来什么影响?我应该怎么应用?
- 人工智能会代替我写程序吗?
如果只是从技术角度思考这些问题,难免会陷入技术之中,反而不容易看清楚这些问题。在我们专栏一开始《02 | 工程思维:把每件事都当作一个项目来推进》这篇文章中,我就提到了工程思维的概念:
工程思维,本质上是一种思考问题的方式,在解决日常遇到的问题时,尝试从一个项目的角度去看待问题、尝试用工程方法去解决问题、站在一个整体而不是局部的角度去看问题。
在学习使用这些新技术的时候,你不妨从项目的整体,从软件工程的角度来理解这些技术,这能给你带来不同的视角。那么怎么从软件工程的角度去理解呢?
我想你应该对我们专栏上两篇文章有印象,我分别从团队、项目过程、工具这几个维度,分析了开源项目和优秀公司对软件工程的应用。类似的,你也可以跳出技术之外,从软件工程的角度来理解微服务、云计算、人工智能这些新技术和概念。
软件工程中技术架构和组织架构的关系
首先我们来看看微服务,你可能第一反应就是:它是一种架构技术。没错,从技术角度来看,微服务就是一种架构技术。经过对我们专栏的学习,我相信你对架构应该不会陌生,比如:前后端分离架构、微服务架构。
不知道你有没有观察过:通常系统架构和组织架构是相似的。比如说前后端分离的架构,那么在组织上一般也会分前端组和后端组;而微服务架构,则分组是和服务相关的,可能一个组就是负责一个微服务。
其实组织架构和技术架构相似这个现象不是偶然的,这个现象背后有个定律叫康威定律 (Conway’s Law)。康威(Melvin Conway)博士在 1967 年提交的一篇论文《How Do Committees Invent?》中最有名的一句话是:
Organizations which design systems are constrained to produce systems which are copies of the communication structures of these organizations. — Melvin Conway
如果对这句话翻译一下,它的意思是:
你设计的软件系统架构,会以某种方式反映出构建软件背后团队的组织架构,你在设计软件的系统架构时,同时也在设计你的组织架构,反之亦然。也可以简单理解为:组织架构的设计等同于系统架构的设计。
如果你拿康威定律去验证你现在的团队组织架构,或者你熟悉的其他团队的组织结构,你会发现运行良好的项目,都很好地符合这条定律。那些大型复杂的单体软件系统,背后也对应着一个庞大的开发团队,那些应用微服务的项目,背后都是一个个的小组。
(图片来源:Conway’s Law)
看完康威定律再回过头来看微服务,你会发现,微服务架构的设计,不仅仅是一个对服务拆分的架构设计,同时也是对组织架构拆分的设计。
当你在做架构设计,在考虑你的微服务拆分粒度的时候,不妨先想一想:你团队的组织结构是什么样的?真的大到需要用微服务了吗?你能按照微服务的设计去重新设计和调整你的组织结构吗?
当你在设计系统架构的同时,把组织架构的设计也考虑进去,很多问题也就迎刃而解了。比如说你开发团队 30 个人,要使用微服务的架构,那么拆成 3~5 个微服务是比较合适的。因为每个小组 10 个人左右,每个小组维护 1~3 个微服务,是相对比较合适的配比。
然后你再看那些应用微服务失败的案例,比如说一个小开发团队,做出 100 多个微服务的架构,那团队维护这些服务的成本一定是相当高的,最终会难以维持。就像这篇文章:《再见微服务,从 100 多个问题儿童到一个超级明星》,虽然文章里面没有提到团队的组织结构,但是可以想象,这 140 多个微服务背后一定没有 140 个小团队,哪怕每个团队只有 10 个微服务,对团队来说也是有极大维护成本的。
还有一些传统大型企业,团队构成是按工种划分成不同团队的,开发一个团队、测试一个团队、运维一个团队,那么推行微服务阻力会非常大,因为这样的组织结构和微服务的组织结构是不兼容的。
对于微服务的组织结构,需要按服务划分团队,团队成员有开发、测试和运维,一起组成一个小团队,围绕着服务不断迭代,这样效率是最高的。
(图片来源:微服务写的最全的一篇文章)
如果以后又出来什么新的概念和技术,你不妨从软件工程的角度,去看看它和组织结构的关系。比如说这些天网上开始流传一个新的概念叫:微前端(Micro Frontends),在我看来,这说明现在开发的重心在往前端倾斜,前端团队越来越庞大,需要被分拆了。
(图片来源:Micro Frontends)
新技术改变了软件工程中的分工协作
我们再来看看像云计算和人工智能这类技术,也许你会觉得它们代表了很多激动人心的高端技术,比如虚拟化、自动化、智能等等。但这些新技术不仅是技术上有突破,更是对软件工程的开发过程,对分工协作都产生了深远的影响。云计算通过标准化的服务简化了开发的难度,人工智能和自动化在逐步替代项目中的一些手工操作。
在我大学上软件工程课的时候,老师跟我们说:“在建筑工程,用一些标准的模块,比如各种建筑材料组合在一起,就可以完成复杂的结构。这种标准化的结构可以极大地降低建造成本。希望未来软件工程也能像建筑工程一样,用一些标准的模块和组件,也可以构建出复杂的软件。”然而在十多年前,这个目标还是挺遥远的。
十多年前我办过网站,自己写程序,程序写完后要自己去买服务器放到机房托管,每年要给机房交托管费,还要定期数据备份,给服务器杀毒,装防火墙防止 DDos 攻击这种事情。万一服务器宕机了,需要给机房打电话,会有人帮忙重启一下,如果不行就得自己去机房了。
那时候的网络访问还有南北隔离的问题,也就是说你服务器放在南方电信,而用户是北方网通的,那么访问速度就特别慢,想要速度快就要用 CDN(Content Delivery Network,即内容分发网络),以保证访问速度。但当时 CDN 的价钱不是普通用户能承受的了的。
可以说我办个网站是操碎了心。这也是很多中小企业早些年自己开发运行软件系统的写照:需要兼顾开发、测试和线上运维,什么事情都需要自己做。
但是现在,如果我再要去办一个网站,我不会再自己去买服务器托管,而会选一家云计算服务商,将我的程序放在云服务商运行,出问题了就重新部署或者再新开一个虚拟服务器。数据库我也不会自己去安装维护,直接用云数据库,这样省去了数据备份的烦恼。
就算是程序开发,我也不会所有功能自己实现,比如文件存储我会直接用七牛云之类的云存储服务,还能使用 CDN 服务。网站内容的搜索我也会考虑阿里云的文档检索服务,如果有手机 App 消息推送,直接用云厂商的推送服务。
早些年像语音识别、图像识别、地图导航这些高精尖的技术,普通中小公司是没有机会去使用的,或者要付出昂贵的成本。而现在这些高端技术,都有服务提供。如果你有一个好的想法,不用担心技术会限制你的想象力,借助这些服务,你可以实现你的想法。
早些年的开发团队,服务端比前端人数要多,因为那时候界面简单,而后端需要实现很多数据库增删改查的逻辑。现在的趋势是,界面越来越复杂,而后端服务越来越强大,借助一些云服务甚至不需要去写程序,就能实现服务端 API 供前端调用。比如我曾开发过一个微信小程序,后端用的LeanCloud的服务,不需要写后端代码就有一个不错的后端 API 服务。
如果你从软件工程的角度去看云计算,它本质上是在将那些与业务无关的,而又很重要的基础设施、技术,作为一种标准服务提供,让你在软件开发时,只需要专注于业务所独有的部分,从而可以极大地减少开发工作,提升开发效率。
随着云计算的普及,软件工程的标准化、模块化也慢慢出现了一线曙光,希望未来构建软件系统,也能像盖房子一样,通过标准化降低开发成本和难度。
人工智能是另一个现在很火的技术,Alpha Go 在围棋上战胜了人类,无人驾驶也有了突破。另外,人工智能在软件工程领域,也有了一些应用和尝试,比如说微软开源了一个人工智能的项目叫Sketch2Code,可以把 UI 设计草图转成 HTML 代码,也就是一部分开发工作未来也许可以被人工智能替代了。
阿里巴巴在尝试智能化运维:《阿里智能运维平台的演进:从自动化到无人化》,也就是将人工智能应用在运维领域,从而让人工智能去替代人工的很多操作。在测试领域,虽然还没有见到有成功的用人工智能替代人工测试的案例,但是自动化测试替代了大量手工测试是一个可见的趋势。
现阶段,这些应用只是一个开始,但不会是结束,未来会有更多云服务、人工智能在软件工程领域的应用,会对软件开发的分工协作产生更多影响。
但云服务、人工智能再强大,也难以替代那些创造性的劳动,也就是那些你业务和项目所独有的东西,比如说你对业务的抽象和设计,测试用例的设计,对整个项目过程的组织。
在软件工程中,技术是工具
对于像微服务、云计算、人工智能这些新技术,如果站在技术角度看,技术人员永远有两种态度:拥抱新技术和抵触新技术。
但如果你站在软件工程的角度去看技术:**技术服务于架构设计,架构设计服务于业务,业务服务于商业。**也就是本质上来说,技术是为项目服务的工具。
做一个项目,首先是要去解决一个商业问题,比如说你要网上卖东西。然后基于这个商业问题,你要设计一个业务,比如做一个在线商城系统。当你确定了你的业务,你再去设计出适合这个业务的架构,比如设计一个三层架构。最后架构设计好了,你再去选择适合这个架构的技术,比如 PHP+MySql。
但现实中常常不是这样的,开发人员学会了微服务的技术,就像有了一个锤子满世界找钉子,所以当你需要一个在线商城系统,他会给你按照微服务搭一个架构出来,也许你只要一个简单的 PHP+MySql 系统就足够了。
或者说最开始你的架构就是简单的三层架构,能很好地满足当时的需求,然后业务不断壮大,于是服务越来越大,团队也越来越大,沟通成本非常高,非常有必要对团队进行分拆。那么这时候微服务就是适合你的架构,而你的技术负责人不懂微服务,也很抵触微服务,就不太可能推动这样的转变。
对于这些新技术,如果只是从技术角度去看,就会更多考虑这个技术喜不喜欢,酷不酷,难不难学,而不容易考虑到如何更好地去为架构服务。
但要是从软件工程的角度,就会把技术当做工具,去学习了解这些新技术,然后进一步思考:这个技术能解决什么问题?应用在项目中有什么样的优缺点?
当你不仅仅是从技术角度去看这些新技术,而是能同时站在软件工程角度看这些新技术时,就能真正的让技术去为架构服务,让架构去为业务服务,从而帮助业务产生好商业价值。
总结
不管是现在还是将来,你总是免不了要去面对新技术。从技术角度去看新技术,也许你会兴奋,也许你会抵触,但是如果你跳出技术角度之外,站在软件工程的角度去看新兴技术,你会有不一样的收获。
技术架构等同于组织架构,当你在设计系统架构,你同时也在设计你的组织架构,反之亦然。当你纠结微服务的拆分粒度,不妨看看你的组织架构是不是能和微服务架构匹配。
云计算、人工智能这些新兴技术也逐步改变了分工协作,云计算这样的基础服务,可以降低开发成本,让你可以专注于业务开发;人工智能和自动化技术的发展,也逐步替代了原有的像手工测试、手工运维的工作。但对于创造性的劳动,例如业务的设计和抽象,测试用例的设计和项目过程的组织,是不太可能会被替代的。
最后,技术是工具。技术服务于架构设计,架构设计服务于业务,业务服务于商业。对新技术,保持学习和了解,知道新技术能为你解决项目中什么问题,就像工具一样,选择合适的技术,让技术为架构服务。
课后思考
你是怎么看这些新技术的?你有没有应用这些技术在你的项目中?有没有经验教训可以分享的?欢迎在留言区与我分享讨论。
感谢阅读,如果你觉得这篇文章对你有一些启发,也欢迎把它分享给你的朋友。
文章作者 anonymous
上次更新 2024-03-04