论软件系统架构评估及其应用
对于软件系统，尤其是大规模复杂软件系统而言，软件系统架构对于确保最终系统的质量具有十分重要的意义。在系统架构设计结束后，为保证架构设计的合理性、完整性和针对性，保证系统质量，降低成本及投资风险，需要对设计好的系统架构进行评估。架构评估是软件开发过程中的重要环节。
请围绕“论软件系统架构评估及其应用”论题，依次从以下三个方面进行论述。
1.概要叙述你所参与管理或开发的软件项目，以及你在其中所承担的主要工作。
2.详细阐述有哪些不同的软件系统架构评估方法，并从评估目标、质量属性和评估活动等方面论述其区别。
3.详细说明你所参与的软件开发项目中，使用了哪种评估方法，具体实施过程和效果如何。
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，我深刻的体会到架构评估的重要性。架构评估方法主要有架构权衡分析方法（ATAM）和基于场景的软件架构分析方法（SAAM），由于该项目在需求分析后主要关注系统的性能、安全性、可修改性、可用性，需要在多个质量属性之间进行评价和折中，所以我们选择了架构权衡分析方法（ATAM）作为我们的架构评估方案，将系统需求整理为质量属性效用树，综合分析后，完善架构方案，选择合适的架构设计。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。事实证明架构权衡分析方法（ATAM）能够帮助我们选择合适的系统架构方案，设计出优秀的系统。
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。
在架构设计阶段，我发现有多种架构方案可实现该系统的功能，为了选择合适的架构方案，架构评估是必须的，架构评估方法主要有架构权衡分析方法（ATAM）和基于场景的软件架构分析方法（SAAM），下面分别从目标、质量属性、和评估活动分别介绍这两种架构评估方法。
基于场景的软件架构分析方法（SAAM）的目标是基于多个场景及场景交互的评估，来对软件架构进行分析，SAAM最初关注的质量属性是可修改行，后来扩充为可移植性和可扩充性，SAAM的评估活动包含场景开发、单个场景评估、场景交互评估、体系结构描述、总体评估。架构权衡分析方法（ATAM）的目标是对多个质量属性进行评价和折中，对软件系统架构进行评估，ATAM关注的质量属性包含性能、可修改性、安全性、可用性，ATAM的评估活动包含场景和需求分析、架构视图和场景实现、属性模型构造和开发、最后是评价和折中。
由于ATAM主要关注性能、安全性、可修改行、可用性，这四个质量属性正是我们项目关注的重点，所以我选择了ATAM作为该项目的架构评估方案。ATAM架构评估方案包含四个阶段，主要为描述和介绍阶段、调查和分析阶段、测试阶段和报告阶段，下面我将从这四阶段分别介绍该项目的架构评估过程。
在描述和介绍阶段，作为该项目的架构设计师，首先由我向大家介绍架构权衡分析方法（ATAM）的目标、关注的质量属性和评估活动，让大家了解该评估方法的运作流程。然后由我公司的“自动化运维系统”的产品负责人介绍该项目的业务动机、关键业务需求（包含开发、运维、测试、产品）方的主要痛点，确保大家了解该系统的主要目标，最后由我来介绍“自动化运维系统”的架构设计，介绍平台涉及的各方用户包含开发、运维、测试、产品的交互方式和技术方案等。
在调查和分析阶段，对开发、运维、测试、产品各方提出的需求进行分类整理，生成质量属性效用树，如开发、测试、产品不能操作云上的基础设施资源，这些基础设施的增删改只有运维人员有权操作，这归类为安全性。基础设施中一台服务器或集群宕机，不能导致整个业务瘫痪，这归类于可用性。系统在后期迭代过程中，要容易增加新功能，这归类于可修改性。该系统支持公司技术人员100人同时进行应用的发布，这归类于性能。
经过调查多方需求，收集了上百个场景，根据重要性对这些场景设置了权重，初步分析后，我们发现大多数场景的权重都集中于安全性和可用性，由于该系统是公司内部人员使用，技术人员有大约2000人左右，并发量也不会很大，所以性能的权重相对较低。但是安全性和可用性权重很高，因为基础设施的稳定是整个公司业务的基石。
在测试阶段，根据质量属性的优先级来验证我们架构方案的合理性。针对安全性，首先通过权限管理模块，控制开发、测试、运维只能看到指定的模块，同时后端接口采用token验证，只有登陆的用户才有权访问后端借口，由于运维人员具有最高权限，为了基础设施的文档，在变更管理模块，我们对运维人员对基础设施的变更进行管控，每次变更要提交申请，还需要有另外一位运维工程师进行确认，确认变更过程安全后才能采取措施。针对可用性，由于系统应用部署在kubernets集群中，我们部署了两套kubernets集群，当一套集群故障时，另一套集群能够提供服务，同时应用节点使用kubernets集群的deployment资源，当应用发布升级时，确保新版的应用发布成功后才会删除旧版的应用，大大提升了系统的安全性。
在报告阶段，我们将评估过程和评估结果汇总成文档，文档内容包含质量属性效应树、质量属性权重、风险点评估、权衡点决策、会议记录等。
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。