簡潔之美——構(gòu)建數(shù)字世界的統(tǒng)一方程式
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問及什么是“美”,每個人都會有屬于自己的答案。大自然的美就宛如天上的彩虹與浩瀚的星空,人們對于自然規(guī)律的認(rèn)識最早就源于對大自然的觀測,基本的規(guī)律體現(xiàn)出的就是自然的美;而那些傳世畫作以及無數(shù)優(yōu)美的樂章則是由人類所創(chuàng)造出的美。
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科學(xué)可以很美,技術(shù)的發(fā)展源自科學(xué),也同樣具有美感。搜索一下亞馬遜的計算機(jī)類圖書,我們會發(fā)現(xiàn)各類以xx之美命名的書籍,從開發(fā)人員關(guān)注的“編程之美”到“測試之美”以及“算法之美”,架構(gòu)師推崇的“系統(tǒng)之美”、“集群之美”……
談?wù)摰郊夹g(shù)之美,似乎每個工程師都有自己的見解,每個人都能從自己的視角發(fā)掘技術(shù)的美感。楊振寧老先生說:“科學(xué)?終極的美是客觀的,沒有?類的時候就已經(jīng)有這些美了”。盡管技術(shù)中會表現(xiàn)出與科學(xué)、藝術(shù)相似的美感,可是在技術(shù)之美中,人表現(xiàn)出的創(chuàng)造力才是技術(shù)之美的本源。軟件是由人設(shè)計出來的,構(gòu)成軟件的每一行代碼都直接或間接的由工程師創(chuàng)造,人們工作、生活中使用的各類軟件都運(yùn)行在由人類工程師搭建的基礎(chǔ)設(shè)施之上。沒有?類就沒有軟件技術(shù),也就沒有技術(shù)中的美。
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開發(fā)者都需要親自感受和體驗(yàn)技術(shù)之美
理解并感受技術(shù)之美是工程師成長歷程中不可或缺的一部分。被譽(yù)為技術(shù)之美的軟件設(shè)計與代碼實(shí)現(xiàn)通常來源于前輩們工作中的最佳實(shí)踐;被推崇為技術(shù)之美的項(xiàng)目管理方法與團(tuán)隊(duì)協(xié)作模式則是凝聚了無數(shù)天才的智慧與經(jīng)驗(yàn)。技術(shù)之美充斥在技術(shù)開發(fā)與研發(fā)創(chuàng)新的每一個角落,和藝術(shù)家一樣,每一個優(yōu)秀軟件工程師都會用自己的方式從不同的維度去書寫技術(shù)之美。
要理解、感受并學(xué)習(xí)技術(shù)之美,我們應(yīng)該從哪里開始呢?我給出的答案是 “簡潔之美”。
伴隨著各行業(yè)數(shù)字化程度的不斷加深,互聯(lián)網(wǎng)以及各類軟件平臺承載的業(yè)務(wù)也必然會越來越復(fù)雜,當(dāng)復(fù)雜到達(dá)一定程度,軟件產(chǎn)品的開發(fā)迭代難度將指數(shù)級增加,甚至到無法完成交付。在軟件設(shè)計與項(xiàng)目管理中運(yùn)用“簡潔之美”則是對抗復(fù)雜最有效的辦法。
軟件的“能力增長”與技術(shù)的“簡潔之美”相互成就
作為一名擁有長達(dá) 24 年碼齡的 IT 工程師,一名擁有多個用戶超千萬的平臺架構(gòu)設(shè)計經(jīng)驗(yàn)的架構(gòu)師,幾乎經(jīng)歷了中國互聯(lián)網(wǎng)與軟件行業(yè)發(fā)展的所有重大節(jié)點(diǎn)與多次技術(shù)革命,就由我來帶大家看一看軟件開發(fā)行業(yè)是怎樣從刀耕火種的蠻荒時代一步步走到現(xiàn)在的云原生時代。
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最初的美好
早期的程序設(shè)計其實(shí)并不復(fù)雜,編寫代碼是只屬于少數(shù)人的游戲,還記得自己通過編碼賺取的第一筆收入是幫人寫一個用于數(shù)據(jù)處理的 Pascal 腳本,而報酬則是客戶公司按代碼的行數(shù)來支付換取程序的版權(quán)。整個程序開發(fā)一個人就能完成,只需要能精確的描述問題,創(chuàng)造合適的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),編寫對應(yīng)的算法,問題很快就能得到解決。
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毫無疑問,這樣的工作方式和程序代碼都是極其簡潔的,也是程序員最初喜愛的編程方式,每一行代碼你都知道他是如何執(zhí)行的,每一個函數(shù)你都清楚他做了哪些事情;哪怕只有一個函數(shù),也可以是一個完整的程序;每次修改完程序,代碼立刻就可以編譯運(yùn)行得到結(jié)果,即便有 bug 也能立刻發(fā)現(xiàn)并解決。
這樣的程序腳本曾經(jīng)很流行,這是每個程序員都渴望的工作狀態(tài),這就是簡潔,是無數(shù)工程師一直追求的狀態(tài)。
軟件因何變得復(fù)雜
隨著軟件需求越發(fā)復(fù)雜,軟件項(xiàng)目的編碼量,開發(fā)周期,迭代次數(shù)都在不斷的增長,成熟的軟件產(chǎn)品很難再由個人獨(dú)自開發(fā)完成。
代碼量的不斷增長,意味著每一次更新代碼后都需要更長的時間去編譯和構(gòu)建項(xiàng)目,等待編譯的過程從一個哈欠到一根煙、一杯茶、甚至一整天。
多個人協(xié)作怎么分工?各自編寫的代碼如何整合?或許你很難想象,但手工管理代碼的時代確實(shí)存在過,每個程序員分一個模塊,各自編寫代碼,最后通過名叫“QQ”或者“飛鴿傳書”的軟件發(fā)送給項(xiàng)目的 leader,再由 leader 去把多個人的代碼放到一個文件夾下,手動去一個一個 include 其他人開發(fā)的模塊,其中還可能遇到各種代碼沖突,調(diào)用失敗,編譯錯誤……搞定一切后,還需要再對項(xiàng)目進(jìn)行打包存檔,然后標(biāo)注好存檔的日期和時間。如此繁瑣的工作,大量的精力浪費(fèi)在了寫代碼以外的事情上。
因?yàn)榛ヂ?lián)網(wǎng)軟件與互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)的普及,我們開發(fā)的軟件再也不是只運(yùn)行在本地計算機(jī)里,我們需要配置好遠(yuǎn)程環(huán)境,需要把代碼上傳到遠(yuǎn)程服務(wù)器,在代碼上傳后,還需要去處理本地 Windows 與遠(yuǎn)程 Linux 之間的差異,環(huán)境變量、數(shù)據(jù)庫配置……。每次發(fā)布一個新的版本,開發(fā)團(tuán)隊(duì)通常都會選擇深夜,每一次版本上線都是一次戰(zhàn)役。
遇到上規(guī)模的項(xiàng)目,多條業(yè)務(wù)線并行是常態(tài),通過 SOAP、RPC 等協(xié)議構(gòu)建面向服務(wù)的分布式應(yīng)用(SOA 架構(gòu))是實(shí)現(xiàn)服務(wù)重用的常見辦法,但隨著項(xiàng)目運(yùn)營的不斷迭代,服務(wù)線的增加,服務(wù)間相互依賴、耦合的加深,必然會讓服務(wù)間相互調(diào)用變得極其復(fù)雜,如果將服務(wù)間的關(guān)系圖像化,你將看到一堆打結(jié)的繩子擰巴在一起,把你綁住讓你寸步難行,呼吸困難。
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這一切的一切都使得軟件開發(fā)的過程變得復(fù)雜,工程師每天大量的時間花在管理代碼,編譯軟件,更改配置等一系列繁瑣的工作之上,我們很清楚我們想要的只是回到最初的美好。
在軟件和軟件開發(fā)本身變得麻煩的時候,不斷有天才般的工程師站出來解決問題,因?yàn)楣こ處焸兌伎釔酆啙?,希望精力能專注于代碼編寫之上:
- 工程師希望代碼修改后能立即執(zhí)行,不需要漫長的等待,因此構(gòu)建工具被開發(fā)出來;
- 工程師希望多人協(xié)作也能足夠的自由,并且不再為版本合并和分支管理發(fā)愁,因此發(fā)明的版本管理工具與代碼倉庫;
- 工程師希望本地開發(fā)和遠(yuǎn)程生產(chǎn)環(huán)境能保持一致,希望在本地開發(fā)應(yīng)用原生為云設(shè)計,希望應(yīng)用在云端以最佳狀態(tài)運(yùn)行,因此容器技術(shù)、云原生以及DevOps被創(chuàng)造出來;
- 工程師希望剝離業(yè)務(wù)將服務(wù)中的能力抽象出來,并且將能力變成服務(wù)和組件獨(dú)立維護(hù)和迭代,這樣就能實(shí)現(xiàn)更小顆粒度的代碼復(fù)用與更高級別的抽象,因此微服務(wù)設(shè)計迅速崛起,Serverless架構(gòu)也為更多項(xiàng)目提供了更好的選擇。
這些技術(shù)的誕生源于工程師對簡潔的執(zhí)戀,而這些技術(shù)的普及和發(fā)展就要?dú)w功于開源社區(qū)以及眾多技術(shù)廠商的交流與協(xié)作。
說到這里,不得不提當(dāng)下引領(lǐng)技術(shù)發(fā)展方向的重要力量之一:亞馬遜云科技(Amazon Web Services),作為云計算行業(yè)的先驅(qū),早在20年初就開始布局云計算業(yè)務(wù)的亞馬遜云科技,他們從無數(shù)的客戶現(xiàn)場獲得反饋,他們很清楚開發(fā)者遇到的難題。
盡管讓復(fù)雜的開發(fā)過程變得簡潔的各個工具都已經(jīng)被發(fā)明出來,但想要通盤使用依然有較高的門檻。
通過開源的Gitlab,開發(fā)者能獲得一個屬于自己的代碼托管平臺,但Gitlab需要至少一臺主機(jī),而且內(nèi)存不少于8G,哪怕只有一個項(xiàng)目要托管,哪怕項(xiàng)目只編寫了一個函數(shù),托管主機(jī)的費(fèi)用都省不了,除此之外,還需要開發(fā)者安裝配置好ruby環(huán)境,安裝好數(shù)據(jù)庫,下載好軟件源碼……,哦,別忘了,Gitlab有更新時,開發(fā)者還需要考慮是否要同步去更新自己的Gitlab。
就像你們看到的,事情又又又變得復(fù)雜了?。。?/span>
除了版本倉庫,其他工具也一樣,比如容器的鏡像倉庫,CI/CD 等一系列工具,完整的搭建起開發(fā)平臺并規(guī)范團(tuán)隊(duì)的工作流程已經(jīng)成為一件極具挑戰(zhàn)的任務(wù)。
技術(shù)廠商給予的支持
如果開發(fā)者只需要托管代碼,那么 Amazon CodeCommit,直接給你一個安全、高度可擴(kuò)展的托管型源代碼控制服務(wù);
將應(yīng)用容器化,你可以直接將鏡像推到 Amazon ECR,擁有一個 docker hub如此簡單;
搭建 K8s 集群,從來都不是一個輕松的事情,無論物理主機(jī)還是云主機(jī),作為日后軟件服務(wù)運(yùn)行的基礎(chǔ),我們不得不全勤投入,Amazon EKS,讓我們可以輕松的獲得 k8s 集群,Amazon EKS Anywhere 讓我們可以通過默認(rèn)組件配置幫助簡化本地 Kubernetes 集群的創(chuàng)建和運(yùn)維,實(shí)現(xiàn)隨時隨地 K8s 集群管理自動化。Amazon App2Container 能把你多年前部署的傳統(tǒng)應(yīng)用直接打包為容器鏡像,應(yīng)用的部署與集群的管理再次被簡化。
廠商給予的支持僅此而已嗎?當(dāng)然不是,如果說有些復(fù)雜很難被徹底根除,那么就把這些復(fù)雜留給廠商,把簡潔重新還給開發(fā)者。
上面提到的各類應(yīng)用已經(jīng)能解決很多團(tuán)隊(duì)當(dāng)前面臨的眾多棘手問題,但廠商做到的比我們預(yù)想的更多。
DevOps工具鏈,現(xiàn)代化應(yīng)用開發(fā)“簡潔之美”的最佳體驗(yàn)
- Amazon CodePipeline,可以實(shí)現(xiàn)快速而可靠的應(yīng)用程序和基礎(chǔ)設(shè)施更新,只要代碼發(fā)生變化,CodePipeline 便會構(gòu)建、測試和部署代碼;
- Amazon CodeBuild 是完全托管的生成服務(wù),可編譯源代碼、運(yùn)行測試以及生成可供部署的軟件包。反復(fù)配置、管理和擴(kuò)展生成服務(wù)器將成為歷史;
- Amazon CodeDeploy 可將代碼自動部署至任何實(shí)例,快速發(fā)布新功能,從此告別凌晨三點(diǎn)的版本發(fā)布日?;顒?。
Amazon CodeStar 提供一個統(tǒng)一的用戶界面,您可以在此界面輕松管理您的軟件開發(fā)活動,面對復(fù)雜的項(xiàng)目集群,項(xiàng)目運(yùn)行與開發(fā)情況了然于胸。
作為獨(dú)立的服務(wù),上面提到的這些產(chǎn)品已經(jīng)十分出色,但這還不夠,因?yàn)樵陂_發(fā)過程中管理和使用一堆產(chǎn)品本身就會增加項(xiàng)目的復(fù)雜度。既然我們將發(fā)布作為我們的目標(biāo),那么按設(shè)定的動作自動的逐個使用這一系列軟件完成項(xiàng)目的發(fā)布將是一件輕松愉快的事情,而這一系列的軟件就構(gòu)成了 DevOps 工具鏈。
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擁抱簡潔,我們應(yīng)該行動起來
類似亞馬遜云科技這樣的企業(yè),他們服務(wù)了無數(shù)的技術(shù)團(tuán)隊(duì),無數(shù)的技術(shù)團(tuán)隊(duì)又反饋給他們最真實(shí)貼切的需求,當(dāng)這些需求演變成相應(yīng)的技術(shù)產(chǎn)品和服務(wù)以后,引領(lǐng)了技術(shù)的發(fā)展再次回饋開發(fā)者。
文章中所提到的技術(shù)創(chuàng)新和產(chǎn)品只是眾多大廠產(chǎn)品和服務(wù)中的很小一部分,從大廠的產(chǎn)品和服務(wù)中,我們能看到當(dāng)前技術(shù)的最前沿成果和發(fā)展趨勢,獲得行業(yè)沉淀下來的成果,汲取最佳實(shí)踐,如果此刻你還沒有嘗試過我所說的這些產(chǎn)品和服務(wù),還沒有體驗(yàn)過現(xiàn)代化的應(yīng)用開發(fā),沒能真正感受過簡潔之美,那么你應(yīng)該立刻行動起來,親身投入到應(yīng)用現(xiàn)代化的大潮之中。
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