什么是系统扩展性？

系统的扩展性一般有两层含义，一是业务的扩展性，二是容量的扩展性。

业务的扩展性（extensibility）是指系统在应对需求变化和增加时提供的?种能?，简而言之就是，功能增加的时候程序能够不改或少改。例如Java中常说的“Write Once, Run Anywhere”，对于MVC（模型-视图-控制器）来说就是“View变化，Model和Controller不变”。

容量的扩展性也叫伸缩性（scalability），是指系统能够通过调整资源来适应业务的需求，比如系统的存储资源能够在数据量暴涨的情况下，通过分库分表来扩展存储能力。

扩展性设计，是为了支撑业务快速发展而出现的概念，目的是保证在企业发展的不同时期，在业务复杂度相近的情况下，业务上线所需要的研发时间不会大幅增加，甚至是基本不变的。本质上，所谓扩展性设计，就是在面向业务的不确定性做设计。

为什么扩展性重要？

扩展性是我们衡量系统架构的核心指标，它之所以重要是因为它有以下优点：

• 需求响应快：良好的扩展性能够赋予业务快速发展、创新和试错的能?；
• 研发效率高：良好的扩展性避免了重复建设，沉淀了业务经验，提升了研发效率；
• 系统质量稳：良好的扩展性的系统不会因为新功能的增加而影响老功能的质量。

此外，更重要的是，随着时代的发展，软件的复杂度是不断提升的。良好的扩展性是解决软件复杂度的重要方法！最近比较流行的DDD（领域驱动设计）正是通过可扩展的业务建模来应对软件的复杂度的。

如何做扩展性设计？

AKF扩展立方体（Scalability Cube），是一种指导可扩展架构设计的模型，在《Scalability Rules（架构真经）》一书中有详细的介绍。

AKF扩展立方体将可扩展的系统的特征划分为3个正交维度：

• X轴：水平复制，支持无差别的服务和数据的复制，流量可以均匀地分布在不同的服务节点上；
• Y轴：业务拆分，关注应用中职责的划分，比如将系统拆分为用户中心、交易中心、营销中心等多个微服务；
• Z轴：数据分片，关注服务和数据的优先级划分，是基于数据集本身的特性来进行扩展的方式，比如分库分表。

在了解可扩展的系统架构所应该具备的特征后，我们来看看怎么来获得这些特征？

软件是以比特的方式反映现实世界，以面向对象的方式认识世界，是解决软件复杂度的方式，也是扩展性的来源。

所以，设计可扩展的系统的第一步是“建模”。UML（Unified Modeling Language，统一建模语言）和四色建模法是常用的业务建模方法。不熟悉的同学可以深入学习下，这里不做详细介绍。

业务建模的主要目标是，建立对于业务的模型化认识，包括哪些是稳定的，哪些是易变的。之后，我们的工作就是“拆分”，包括面向业务的拆分和面向容量的拆分。

• 面向业务的拆分，主要的手段包括服务化架构、分层架构等。核心思想是，通过拆分隔离关注点降低最小单元的复杂度，以应对业务的变化。

• 面向容量的拆分，分为应用容量拆分和数据容量拆分。

要支持应用容量的水平可扩展，首先是要将应用转变为无状态的服务。然后在支持负载均衡的分布式环境中，横向扩展服务节点的数量即可。

数据容量的扩展，可以根据业务场景的特性，将单库单表按照垂直维度或者水平维度拆分为多库多表，亦或通过部署一主多从扩展系统的读能力和灾备能力。

结语

任何业务架构都存在确定性和不确定性的部分，但二者并不是恒定不变的。所谓的确定性部分，可能无法适应业务的演进和发展，从而出现大量的改动；而所谓的不确定性部分，也可能随着时间的推移，逐渐固化为产品能力，变成设计内的确定性内容。

真正优秀的可扩展架构，是建立在看透业务本质的基础上的，面向不确定性，但要从不确定性中寻找确定性。并且，我们也要在二者间寻找到平衡，因为过度的可扩展设计也会带来复杂性的提升。