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国内首个开源架构治理平台 ArchGuard,专治分布式场景下各种不服

  • 2022-04-02
  • 本文字数:2371 字

    阅读完需:约 8 分钟

国内首个开源架构治理平台 ArchGuard,专治分布式场景下各种不服

过去的 10 年间,软件的架构发生了巨大的变化,从早先流行的单体 MVC 架构,变成了所谓的 5:5 开,即分布式 vs 单体。只是呢,有大量的软件开发人员,无法看到系统的全貌,又或者是从单体的思维转变过来。于是,哪怕是在使用了微服务的情况下,但是实现的却又是一个一个的单体,只是它们变成了“分布式的单体”。


架构治理变成一个急待解决的问题。

我们所面临的挑战


作为一个架构师或者是软件开发人员,在架构治理上,我们面对的诸多挑战有:


  • 设计与实现不匹配。设计的软件架构与真正实施后的架构,存在着巨大的差异。而这个差异,往往需要编码上线、乃至一段时间之后才能发现

  • 没有规范/不遵守规范。作为一个资深的开发人员,我们制定了一系列的规范,但是没有多少团队人员愿意遵守

  • 代码量巨大,难以识别问题。一个由十几个或者几十个微服务创建的系统,往往难以快速发现它们之间错综复杂的关系

  • 架构模型的每个层级都可能出错。如服务间 API 耦合、代码间耦合、数据库耦合等等

  • 架构师、开发人员自身缺乏丰富的经验。知道有问题,但是说不出来哪有问题,也不知道如何改进


因此,我们需要一个平台/工具,来帮助我们解决这些问题。所以,结合我们过去的一系列软件开发和重构经验,我们(Thoughtworks 的咨询师们)从 2020 年(疫情开始的时候)开始了架构治理平台 ArchGuard 的开发。


如今呢,它开源了,GitHub:https://github.com/archguard/archguard

它能做点什么?


ArchGuard 按照流行的 C4 架构模型进行分层化的分析。即在 System Context(上下文), Container(容器), Component(部件), Code(代码)四个不同的架构视图上,它们是不同的抽象级别,对应于不同的受众,如团队内开发人员关心代码内的依赖,架构师关心组件、窗口间的依赖。



而在最后的实现形式上,它们是以代码库和文档的形式存在的。ArchGuard 是基于代码的静态分析工具,未来也将基于设计提供这方面的功能。


在 ArchGuard 中,我们需要先创建一系列的系统组件,即要配置好对应的语言和 GitHub 地址,就可以对代码进行扫描。

组件/模块


在组件视图内,我们可以看到单个项目的总体情况,根据对应的代码提交历史,不稳定代码模块:



API 声明和使用情况等:



并通过体量维度、耦合维度、内聚维度、冗余维度、测试维度五大维度对架构进行评估,以及一系列的指标来分析系统的情况:



系统依赖分析:服务地图


注意:这种依赖分析方式,依赖于团队开发人员拥有统一的编码规范。


而针对于微服务来说,ArchGuard 可以自动化地分析不同服务之间的依赖关系,并将这种依赖关系可视化出来:



PS:由于 ArchGuard 过去是微服务架构,合并成单体之后,存在自己调用自己的情况。


同时,系统能帮你自动分析哪些 API 是使用的,哪些 API 是未被使用的(有些 API 暂时分析不到):



当前,ArchGuard 可以支持 Spring、RestTemplate、Axios、UMI-Request 等几种有限的 API 调用识别。

数据库依赖分析:数据库地图


注意:这种依赖分析方式,依赖于团队开发人员拥有统一的编码规范。


针对于数据库间的依赖问题,ArchGuard 可以解析代码中的 SQL 调用,并尝试性将这种依赖关系与不同的微服务相匹配,进而分析哪些服务在数据库层是耦合的。由于存在不统一的编码规范,所以有些情况下,我们并没有识别出代码中的数据库表:



通过这种依赖关系,我们可以查看代码中最经常使用的表。再结合我们在代码分析中的功能,就可以查看数据库的调用地图(前端实现中)。

代码分析


对于开发团队来说,它们可以在 ArchGuard 上查看项目的模块、包、类、方法之间的依赖关系:



通过上面的 LoginModuleRepository 就能匹配到数据库对应的结果。

变更影响分析(开发中)


我们正在实现的一个功能是,通过分析和配置系统潜在的代码修改点,进而通过依赖关系,分析出变更的影响范围。它即能帮助架构师分析需求的影响,又能帮助测试人员更精准地测试系统中的内容。

ArchGuard 是如何达成上述功能的?


ArchGuard 内置两个代码分析引擎:Bytecode 分析 + 源码分析。


  • Bytecode 分析。顾名思义,就是通过分析 JVM 中的字节码,从而分析出代码中的依赖关系

  • 源码分析。即通过分析生成编译语言的语法树,产出特定的数据结构


源码分析主要是静态分析,结合先前在重构自动化开源组织 Modernizing 下开源的 Chapi 代码分析引擎。Chapi 基于 Antlr 实现的语法分析,支持主流的编程语言:TypeScript/JavaScript、Kotlin、Java、C# 等等。如下表所示:



由于是静态代码分析,所以有些内容并不是非常准确。


再结合 ArchGuard Scanner 中的几个扫描工具将数据流入数据库中:


  • scan_git,分析 Git 提交历史、行数、语言等基础信息

  • scan_jacoco,分析代码测试覆盖率

  • scan_bytecode,字节码分析

  • scan_sourcecode,源码分析(包含 HTTP API 分析、数据库分析)

  • scan_test_badsmell,测试代码坏味道

  • collector_ci,收集 CI/CD 中的历史记录

其它


欢迎加入 ArchGuard 的开发中来,GitHub:https://github.com/archguard/archguard

作者简介


Phodal,Thouhgtworks 技术专家。长期活跃于开源软件社区 GitHub,目前专注于编程语言、云研发、架构治理。


黄雨青,Thouhgtworks 架构师。金融行业数字化转型亲历者,致力于以平台架构为核心、架构治理为抓手,构建能够赋能业务的数字化企业架构。


在今年 5 月 12-14 日举办的 QCon 全球软件开发大会(北京站)中,Phodal 和黄雨青老师将带来题为《组织级架构治理的正确落地方式》的精彩分享,他们会现场分析对 ArchGuard 的思考和长远规划,对架构治理感兴趣的你一定不要错过。该议题所在的「云原生微服务架构新趋势」专题,还有来自字节跳动和腾讯的老师,将分别就《微服务从 PaaS 到 Serverless 的演进》和《面向异构技术栈和基础设施的服务治理标准化》进行分享。此外,基础设施运维、大规模集群调度、云原生架构变革、面向资效平衡的架构设计、业务架构等多个热门专题讲师即将集结完毕,点击此处立刻查看详细内容。

2022-04-02 16:545252

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