系统设计 · 架构认知总纲

在约束条件下做架构决策，并持续演进系统能力的思维模型。

一、系统设计的本质

1.1 什么是系统设计

系统设计的本质不是计算 QPS、TPS 或画架构图，而是在多重约束下做取舍。

系统设计关注的是：

系统设计 = 约束下的架构决策过程

1.2 系统设计关注的不是“功能”，而是“能力”

功能回答的是：

系统设计回答的是：

因此，系统设计的核心关注点是：

这些被统称为：系统的非功能性能力（Quality Attributes）。

二、系统设计的四层不变模型

系统设计虽然面临的业务和技术不断变化，但其认知结构是高度稳定的。

2.1 四层模型概览

业务目标   ↓约束条件   ↓架构决策   ↓系统能力

2.2 业务目标（Why）

系统首先服务于业务目标，而不是技术理想。

常见目标包括：

没有业务目标的系统设计，只是在堆复杂度。

2.3 约束条件（Constraint）

约束决定了设计空间的边界。

常见约束包括：

约束不是负担，而是设计的前提条件。

2.4 架构决策（Decision）

架构设计的核心不是“选什么技术”，而是做出结构性决策，例如：

每一个决策，本质上都是在不同系统能力之间做权衡。

2.5 系统能力（Outcome）

架构决策最终沉淀为系统的能力边界：

三、系统设计核心能力总览

3.1 系统设计能力树

系统设计能力├── 性能│   ├── 延迟│   ├── 吞吐│   └── 并发├── 扩展性（Scalability）│   ├── 水平扩展│   └── 垂直扩展├── 伸缩性（Elasticity）│   ├── 无状态设计│   ├── 自动扩缩容│   └── 流量治理├── 可用性├── 安全性└── 可演进性

系统设计的成熟度，体现在能力是否“可预期、可控制、可演进”。

四、扩展性（Scalability）

4.1 扩展性的本质

如果系统性能的提升与资源投入呈近似线性关系，则系统具备扩展性。

扩展性回答的问题是：

当需求长期增长时，系统是否还能继续支撑？

4.2 扩展方式

扩展性高度依赖于：

五、伸缩性（Elasticity）

5.1 伸缩性的本质

伸缩性关注的是系统对短期变化的响应能力。

它回答的问题是：

当负载突然变化时，系统能否快速调整资源规模？

5.2 性能问题 vs 伸缩性问题

5.3 伸缩性的架构前提

无状态是伸缩性的基础前提，而不是优化手段。

六、扩展性 vs 伸缩性

维度扩展性（Scalability）伸缩性（Elasticity）
时间尺度长期短期
关注点能否增长能否动态调整
架构前提模块化无状态 + 自动化
成本模型规划型按需型
失败风险增长受限流量突发崩溃

七、安全性（Security）

7.1 安全性的系统设计视角

安全性不是某个独立模块，而是一种横切系统的架构属性。

系统设计中的安全性关注：

安全问题往往源于架构决策，而非实现细节。

八、系统设计的演进视角

8.1 不同阶段的设计重点

阶段核心关注
小规模简单性、开发效率
中规模扩展性、可用性
大规模伸缩性、治理能力

8.2 演进原则

九、结语

系统设计不是一次性工作，而是伴随系统生命周期持续发生的决策过程。

优秀的系统设计，不在于一开始就"设计得多复杂"，而在于：

系统是否能够在不断变化的约束下，持续演进而不失控。

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