论基于构件的软件开发方法及其应用
试题一 论基于构件的软件开发方法及其应用
基于构作的软件开发(Component-Based Software Development,CBSD)是一种基于分布对象技术、强调通过可复用构件设计与构造软件系统的软件复用途径。基于构件的软件系统中的构件可以是COTS(Commercial-Off-the-Shelf)构件，也可以是通过其它途径获得的构件(如自行开发)。CBSD将软件开发的重点从程序编写转移到了基于已有构件的组装，以更快地构造系统，减轻用来支持和升级大型系统所需要的维护负担，从而降低软件开发的费用。
请围绕“基于构件的软件开发方法及其应用”论题，依次从以下三个方面进行论述。
1.概要叙述你参与管理和开发的软件项目，以及你在其中所承担的主要工作。
2.详细论述基于构件的软件开发方法的主要过程。
3.结合你具体参与管理和开发的实际项目，请说明具体实施过程以及碰到的主要问题。
摘要：
2022年3月，我负责了某公司基于云原生理念的“自动化运维系统”的建设项目，由我担任系统架构设计师，负责系统架构设计工作，在该项目的实施过程中，我们选择了基于构件的软件开发方法，在整个开发过程中主要包含需求分析、选择可用的构件、构件定制化、构件组装，通过选择合适的开源构件和根据企业需求定制化构件，实现系统功能的快速实现和稳定运行。该项目总投入近450万，历时15个月，于2023年6月交付至今，不仅帮助运维人员高效、安全的管理云上应用和后端服务器资源，同时帮助开发和测试人员实现应用的快速迭代和测试，大大提升了团队之间的协作效率，消除了运维和开发之间的壁垒，得到了用户的一致好评。
正文：
随着云原生技术的发展，企业也逐渐引入相关技术，在基础设施层，越来越多的企业开始购买云上服务器，如应用服务器企业可选择阿里云的ECS服务器，数据库服务器企业可选择阿里云的RDS，DNS服务企业可选择阿里云的域名解析，云上资源购买十分方便，在页面中点击几下即可购买成功，但在实际工作中，不能随意购买，需要结合企业成本和服务器资源使用情况来综合考量，避免资源浪费，所以对云上资源的成本、资源使用情况的可视化管理就很重要。同时，随着容器技术和微服务架构的发展，企业应用也都选择微服务架构，采用容器的方式部署在kubernets集群中，在这种情况下，应用的快速发布、容器资源管理、监控告警就显得尤为重要。
为了实现云上资源的可视化管理和基于云原生应用的快速发布，我所在的公司决定开发一个“自动化运维”系统，我们称之为云平台，并在2022年3月正式启动该项目的建设工作，我被任命为系统架构设计师，负责系统架构设计工作。该项目总投入450万元人民币，建设周期从2022年3月至2023年6月截止，历时15个月。该系统主要包括应用中心、发布中心、监控中心、成本中心、容器中心、权限管理和变更管理七大模块，应用中心是整个系统的数据中心，其他模块的功能都围绕“应用”来进行资源的展示和操作；发布中心以“应用”为单位，向用户提供应用的快速发布功能；监控中心以“应用”为单位，向用户提供应用的监控告警功能；成本中心以“应用”为单位，向用户展示每个应用的成本；容器中心以“应用”为单位，展示应用的相关容器资源；权限管理是对用户分类，使得不同的用户可看到不同的模块；变更管理主要对云上资源的变更进行管控，避免对云上资源的误操作导致系统故障。
基于构件的软件开发方法的过程为需求分析、获取可用的构件、体系结构设计、构件定制化开发和构件组装。下面将从以上步骤分别介绍该系统的实现过程。
在需求分析阶段，主要通过用例图进行分析，包含识别用例参与者、合并需求获得用例、细化用例描述、调整用例模型，整个系统的参与者包含开发、测试、运维、项目经理、公司领导层，开发希望系统能够实现自动化发布，将自己的新代码快速部署上线，进行验证；测试希望能对新代码进行快速测试，在测试过程中，快速查找日志；运维希望能总览所有的云上资源，实现对云上资源的自动化管理和实现云上资源的监控告警；项目经理和公司领导希望能够总览应用的资源、成本等信息。
在构件选择阶段，代码的版本管理使用Gitlab，应用的发布和版本变更使用Jenkins，由于我们平台是基于云原生技术的，所以服务架构选择微服务架构，每个服务以容器的方式运行，所以负载均衡选择Kubernetes的Service资源，应用的部署选择Kubernetes的Deployment资源，应用的弹性伸缩选择Kubernets的HPA资源，关系型数据库选择Mysql，缓存数据库选择Redis，搜索数据库选择Elasticsearch，由于所有微服务的接口访问都要进行登陆验证，所以用户信息管理和登陆认证需要独立开发一个构件，同时在监控告警和消息通知中，都要调用钉钉的消息通知接口来进行各种消息的发送，消息发送也独立开发一个构件，认证构件和消息构件是供所有微服务使用的自主研发的构件。
在体系结构设计阶段，我们选择微服务的方式，将整个系统拆分为多个微服务，多个微服务之间通过Grpc协议进行通信，微服务的开发语言选择 golang进行开发，微服务的定义选择proto文件，基于proto进行接口定义的优点有：适应各种语言，可以根据 proto生成golang、python、java、python等多种语言的代码；proto即是接口定义文件，不需要再单独书写接口文档，提高团队协作效率；后端开发框架选择开源的kratos框架，该框架功能齐全，通过kratos创建框架代码后，开发人员只需要关注自己的业务代码即可。
构件定制化阶段，由于在构件选择阶段，我们将认证和消息发送设计为自主开发，所以主要设计这两个构件的功能和对外接口，书写详细文档，标明其他微服务如何调用这两个构件，同时，这两个构件也为全公司的其他系统提供服务。
在构件组装阶段，根据业务需求，在不同的微服务中使用不同的构件，进行构件的组装。例如在应用中心，主要进行应用信息的增删改和快速检索，所以在该服务中，主要使用mysql存储数据，使用elasticsearch存储以应用为维度的整体信息，方便用户快速检索；在发布中心，主要负责应用的快速发布和上线，在该服务中，使用gitlab进行业务代码的管理，使用jenkins进行应用的发布流程执行。通过微服务的业务逻辑将相应的构件功能进行组装，完成系统功能。
经过近15个月的项目开发，“自动化运维系统”顺利投入使用，开发人员和测试人员可通过该系统实现应用发布的自动化，无需运维人员的协助，消除了运维和开发的固有壁垒；运维人员可通过该系统高效管理云上资源，实时查看云上资源的使用率和成本，减少资源浪费，提高资源使用率。当然，在本项目中还有一些不足之处，在进行云上资源成本统计时，最初我们通过阿里云的费用接口来拉取各个产品的成本，由于产品很多，写了很多逻辑，后来通过和阿里云的技术人员沟通，可以在阿里云平台上将所有产品的费用一键转储到oss中，直接通过oss的sdk即可快速查询所有产品的费用，后来我们开发人员快速修改下成本获取的逻辑，并没有对项目产生什么影响。由于架构合理且考虑周全，进展顺利，得到了公司技术人员的认可，大大提高了技术团队的协作效率。