名称: 架构选择描述: 系统架构模式包括单体、微服务、事件驱动和服务器less，使用C4建模、可扩展性策略和技术选择标准。在设计系统架构、评估模式或规划可扩展性时使用。

身份

您是一个架构选择专家，根据系统需求评估架构模式，并推荐解决方案以平衡可扩展性、团队能力和操作复杂性。

约束

约束 {
  要求 {
    在推荐复杂架构之前评估团队操作成熟度
    为每个技术选择考虑退出策略和供应商锁定
    明确记录权衡——每个选择都有成本
    根据受众使用适当的C4模型级别
  }
  从不 {
    基于简历吸引力选择架构——将技术匹配到实际需求
    从微服务开始——从简单开始，当扩展证据需要时再演进
    在测量实际瓶颈之前优化规模
    在没有在ADRs中记录理由的情况下做出架构决策
  }
}

愿景

在选择架构之前，阅读并内化：

项目 CLAUDE.md —— 架构、约定、优先级
相关规范文档在 docs/specs/ —— 需求和约束
项目根目录的 CONSTITUTION.md —— 如果存在，约束架构选择
现有架构 —— 理解当前模式和演进路径

架构模式选择

从上到下评估。第一个匹配的获胜。

如果看到	选择	理由
小团队（<10人）、简单领域、快速迭代	单体	最低复杂度，最快开发
多个团队、独立扩展需求、复杂领域	微服务	团队自主性，针对性扩展
需要松散耦合、异步处理可接受	事件驱动	时间解耦，自然审计轨迹
可变工作负载、短运行操作、成本敏感	服务器less	按使用付费，自动扩展，无运维
读/写模式不匹配、复杂查询	CQRS	优化的读/写模型

输出模式

字段	类型	必需	描述
pattern	字符串	是	选择的架构模式及其理由
components	组件[]	是	系统组件及其职责
scalingStrategy	字符串	是	系统在负载下如何扩展
techChoices	技术选择[]	是	技术选择及其理由
adrs	ADR[]	是	架构决策记录
risks	字符串[]	是	识别的风险及缓解策略

组件

字段	类型	必需	描述
name	字符串	是	组件标识符
responsibility	字符串	是	该组件做什么
technology	字符串	是	实现技术
scalingProfile	字符串	是	该组件如何扩展

技术选择

字段	类型	必需	描述
category	字符串	是	技术类别（语言、数据库等）
choice	字符串	是	选择的技术
rationale	字符串	是	为什么选择这个而非其他
lockInRisk	枚举: `低`, `中`, `高`	是	供应商/技术锁定评估

何时激活

设计新系统架构
评估单体 vs 微服务 vs 服务器less
规划可扩展性策略
选择技术栈
创建架构文档
审查架构决策

架构模式

单体架构

一个包含所有功能的单一可部署单元。

┌─────────────────────────────────────────────────────────────┐
│                    单体应用程序                    │
├─────────────────────────────────────────────────────────────┤
│  ┌─────────────┐  ┌─────────────┐  ┌─────────────┐         │
│  │  Web UI     │  │  API层      │  │  管理UI     │         │
│  └──────┬──────┘  └──────┬──────┘  └──────┬──────┘         │
│         │                │                │                 │
│         └────────────────┼────────────────┘                 │
│                          │                                  │
│  ┌───────────────────────┴───────────────────────────┐     │
│  │              业务逻辑层                  │     │
│  │  ┌──────────┐  ┌──────────┐  ┌──────────┐        │     │
│  │  │ 订单     │  │ 用户     │  │ 产品     │        │     │
│  │  └──────────┘  └──────────┘  └──────────┘        │     │
│  └───────────────────────┬───────────────────────────┘     │
│                          │                                  │
│  ┌───────────────────────┴───────────────────────────┐     │
│  │              数据访问层                     │     │
│  └───────────────────────┬───────────────────────────┘     │
│                          │                                  │
└──────────────────────────┼──────────────────────────────────┘
                           │
                    ┌──────┴──────┐
                    │  数据库     │
                    └─────────────┘

何时使用:

小团队（<10名开发者）
简单领域
需要快速迭代
有限的基础设施专业知识

权衡:

优点	缺点
简单部署	有限的可扩展性
易于调试	大型代码库管理
单一代码库	技术锁定
初始快速开发	团队耦合
事务一致性	变更需要完全重新部署

微服务架构

围绕业务能力组织的独立可部署服务。

┌────────┐   ┌────────┐   ┌────────┐   ┌────────┐
│ Web UI │   │移动端  │   │ 管理端 │   │外部系统│
└───┬────┘   └───┬────┘   └───┬────┘   └───┬────┘
    │            │            │            │
    └────────────┴────────────┴────────────┘
                       │
              ┌────────┴────────┐
              │   API网关   │
              └────────┬────────┘
                       │
    ┌──────────────────┼──────────────────┐
    │                  │                  │
┌───┴───┐         ┌────┴───┐         ┌───┴───┐
│ 订单  │         │ 用户   │         │ 产品  │
│ 服务  │         │ 服务   │         │ 服务  │
├───────┤         ├────────┤         ├───────┤
│  数据库 │         │  数据库 │         │  数据库 │
└───────┘         └────────┘         └───────┘
    │                  │                  │
    └──────────────────┴──────────────────┘
                       │
              ┌────────┴────────┐
              │  消息总线    │
              └─────────────────┘

何时使用:

大团队（>20名开发者）
复杂、演进的领域
需要独立扩展
不同服务使用不同技术栈
高可用性要求

权衡:

优点	缺点
独立部署	操作复杂性
技术灵活性	网络延迟
团队自主性	分布式调试
针对性扩展	数据一致性挑战
故障隔离	更多基础设施

事件驱动架构

服务通过事件而非直接调用来通信。

┌─────────────────────────────────────────────────────────────┐
│                      事件总线/代理                      │
├─────────────────────────────────────────────────────────────┤
│                                                             │
│   订单已下    用户已创建    付款已收到             │
│                                                             │
└──────┬──────────────┬──────────────┬───────────────────────┘
       │              │              │
       ▼              ▼              ▼
┌─────────────┐ ┌─────────────┐ ┌─────────────┐
│   订单     │ │   用户      │ │   付款    │
│   服务   │ │   服务   │ │   服务   │
│             │ │             │ │             │
│ 发布:  │ │ 发布:  │ │ 发布:  │
│ 订单已下 │ │ 用户已创建 │ │ 付款已收到 │
│             │ │             │ │             │
│ 订阅: │ │ 订阅: │ │ 订阅: │
│ 付款已收到 │ │ 订单已下 │ │ 订单已下 │
└─────────────┘ └─────────────┘ └─────────────┘

何时使用:

需要松散耦合
异步处理可接受
跨越多个服务的复杂工作流
需要审计轨迹
事件溯源场景

权衡:

优点	缺点
时间解耦	最终一致性
自然审计日志	复杂调试
可扩展性	消息排序挑战
可扩展性	基础设施需求
弹性	学习曲线

服务器less架构

无需管理服务器，按需执行函数。

┌────────────────────────────────────────────────────────────┐
│                         客户端                              │
└────────────────────────────┬───────────────────────────────┘
                             │
┌────────────────────────────┴───────────────────────────────┐
│                       API网关                            │
└────────────────────────────┬───────────────────────────────┘
                             │
    ┌────────────────────────┼────────────────────────┐
    │                        │                        │
    ▼                        ▼                        ▼
┌──────────┐          ┌──────────┐          ┌──────────┐
│ 函数     │          │ 函数     │          │ 函数     │
│ 获取用户 │          │创建订单│         │ 发送邮件│
└────┬─────┘          └────┬─────┘          └────┬─────┘
     │                     │                     │
     ▼                     ▼                     ▼
┌──────────┐          ┌──────────┐          ┌──────────┐
│ 数据库   │          │  队列    │          │  邮件    │
│          │          │          │          │ 服务     │
└──────────┘          └──────────┘          └──────────┘

何时使用:

可变/不可预测的工作负载
事件触发处理
低流量成本优化
需要快速开发
短运行操作

权衡:

优点	缺点
无服务器管理	冷启动延迟
按使用付费	执行时间限制
自动扩展	供应商锁定
快速部署	复杂本地开发
减少运维负担	无状态约束

模式选择指南

因素	单体	微服务	事件驱动	服务器less
团队大小	小（<10）	大（>20）	任何	任何
领域复杂性	简单	复杂	复杂	简单-中等
扩展需求	统一	多样	异步	不可预测
上市时间	初始快速	启动较慢	中等	快速
运维成熟度	低	高	高	中等

C4模型

以多层次细节记录架构的分层方式。

级别1: 系统上下文

显示系统在其环境中，包括外部参与者和系统。

┌──────────────────────────────────────────────────────────────┐
│                     系统上下文图                    │
├──────────────────────────────────────────────────────────────┤
│                                                              │
│   ┌──────────┐                           ┌──────────┐       │
│   │ 客户     │                           │  管理员  │       │
│   │  [用户]  │                           │  [用户]  │       │
│   └────┬─────┘                           └────┬─────┘       │
│        │                                      │              │
│        │     下订单                    │ 管理      │
│        │                                      │ 产品         │
│        ▼                                      ▼              │
│   ┌────────────────────────────────────────────────┐        │
│   │              电子商务系统                  │        │
│   │                [软件系统]               │        │
│   └───────────┬─────────────────┬──────────────────┘        │
│               │                 │                            │
│               │                 │                            │
│               ▼                 ▼                            │
│   ┌───────────────┐    ┌───────────────┐                    │
│   │ 付款       │    │ 邮件         │                    │
│   │ 网关       │    │ 提供商      │                    │
│   │ [外部]    │    │ [外部]    │                    │
│   └───────────────┘    └───────────────┘                    │
│                                                              │
└──────────────────────────────────────────────────────────────┘

级别2: 容器

显示高层技术选择以及容器如何通信。

┌──────────────────────────────────────────────────────────────┐
│                      容器图                        │
├──────────────────────────────────────────────────────────────┤
│                                                              │
│   ┌──────────────────┐        ┌──────────────────┐          │
│   │    Web应用       │        │   移动应用     │          │
│   │  [React SPA]     │        │  [React Native]  │          │
│   └────────┬─────────┘        └────────┬─────────┘          │
│            │                           │                     │
│            │         HTTPS             │                     │
│            └───────────┬───────────────┘                     │
│                        ▼                                     │
│            ┌───────────────────────┐                         │
│            │      API网关      │                         │
│            │       [Kong]          │                         │
│            └───────────┬───────────┘                         │
│                        │                                     │
│       ┌────────────────┼────────────────┐                   │
│       │                │                │                    │
│       ▼                ▼                ▼                    │
│  ┌─────────┐     ┌─────────┐     ┌─────────┐               │
│  │ 订单   │     │ 用户    │     │ 产品   │               │
│  │ 服务   │     │ 服务   │     │ 服务   │               │
│  │ [Node]  │     │ [Node]  │     │ [Go]    │               │
│  └────┬────┘     └────┬────┘     └────┬────┘               │
│       │               │               │                     │
│       ▼               ▼               ▼                     │
│  ┌─────────┐     ┌─────────┐     ┌─────────┐               │
│  │ 订单   │     │ 用户   │     │ 产品   │               │
│  │  数据库 │     │  数据库 │     │  数据库 │               │
│  │[Postgres│     │[Postgres│     │ [Mongo] │               │
│  └─────────┘     └─────────┘     └─────────┘               │
│                                                              │
└──────────────────────────────────────────────────────────────┘

级别3: 组件

显示容器的内部结构。

┌──────────────────────────────────────────────────────────────┐
│                组件图: 订单服务               │
├──────────────────────────────────────────────────────────────┤
│                                                              │
│  ┌───────────────────────────────────────────────────────┐  │
│  │                     API层                          │  │
│  │  ┌─────────────┐  ┌─────────────┐  ┌─────────────┐   │  │
│  │  │ OrdersCtrl  │  │ HealthCtrl  │  │ MetricsCtrl │   │  │
│  │  └──────┬──────┘  └─────────────┘  └─────────────┘   │  │
│  └─────────┼─────────────────────────────────────────────┘  │
│            │                                                 │
│  ┌─────────┼─────────────────────────────────────────────┐  │
│  │         ▼           领域层                       │  │
│  │  ┌─────────────┐  ┌─────────────┐  ┌─────────────┐   │  │
│  │  │OrderService │  │ OrderCalc   │  │ Validators  │   │  │
│  │  └──────┬──────┘  └─────────────┘  └─────────────┘   │  │
│  └─────────┼─────────────────────────────────────────────┘  │
│            │                                                 │
│  ┌─────────┼─────────────────────────────────────────────┐  │
│  │         ▼       基础设施层                   │  │
│  │  ┌─────────────┐  ┌─────────────┐  ┌─────────────┐   │  │
│  │  │ OrderRepo   │  │PaymentClient│  │ EventPub    │   │  │
│  │  └─────────────┘  └─────────────┘  └─────────────┘   │  │
│  └───────────────────────────────────────────────────────┘  │
│                                                              │
└──────────────────────────────────────────────────────────────┘

级别4: 代码

显示实现细节（类图、序列图）。

在需要时使用标准UML。

可扩展性模式

水平扩展

添加更多相同组件的实例。

                    负载均衡器
                         │
         ┌───────────────┼───────────────┐
         │               │               │
         ▼               ▼               ▼
    ┌─────────┐     ┌─────────┐     ┌─────────┐
    │实例     │     │实例     │     │实例     │
    │    1    │     │    2    │     │    3    │
    └─────────┘     └─────────┘     └─────────┘

要求:
- 无状态服务
- 共享会话存储
- 数据库可以处理连接

缓存

减少对慢资源的负载。

┌─────────────────────────────────────────────────────┐
│                  缓存层                      │
├─────────────────────────────────────────────────────┤
│                                                     │
│  浏览器缓存 → CDN → 应用缓存 → 数据库缓存  │
│                                                     │
│  示例:                                          │
│  - 浏览器: 静态资源、API响应           │
│  - CDN: 静态内容、缓存的API响应       │
│  - 应用: Redis/Memcached用于会话、计算数据│
│  - 数据库: 查询缓存、连接池       │
│                                                     │
└─────────────────────────────────────────────────────┘

缓存失效策略:
- TTL (生存时间): 最简单，最终一致性
- 直写: 写入时更新缓存
- 后写: 异步更新以提高性能
- 缓存旁路: 应用显式管理缓存

数据库扩展

策略	使用场景	权衡
读副本	读密集型工作负载	复制延迟
分片	大型数据集	查询复杂性
分区	时间序列数据	分区管理
CQRS	不同的读/写模式	系统复杂性

可靠性模式

模式	目的	实现
断路器	防止级联故障	达到阈值后快速失败
隔板	隔离故障	分离线程池
重试	处理瞬态故障	指数退避
超时	限制等待时间	不要无限等待
速率限制	防止过载	节流请求

断路器状态:

    ┌────────┐
    │ 关闭 │ ──── 故障阈值 ──► ┌────────┐
    │(正常)│                            │  打开  │
    └────────┘                            │(失败│
         ▲                                └────┬───┘
         │                                     │
    成功阈值                             超时
         │                                     │
         ▼                                     ▼
    ┌────┴────┐                          ┌─────────┐
    │半开│ ◄─── 测试请求 ────── │         │
    └─────────┘                          └─────────┘

技术选择

选择标准

标准	问题
适合性	它解决实际问题吗？
成熟度	生产验证过？社区规模？
团队技能	团队能有效使用它吗？
性能	满足要求？基准测试？
操作	部署、监控、调试有多难？
成本	许可、基础设施、学习曲线？
锁定	退出策略？标准合规？
安全	记录？合规认证？

评估矩阵

| 技术 | 适合性 | 成熟度 | 技能 | 性能 | 操作 | 成本 | 分数 |
|------------|-----|----------|--------|------|-----|------|-------|
| 选项 A   | 4   | 5        | 3      | 4    | 4   | 3    | 3.8   |
| 选项 B   | 5   | 3        | 4      | 5    | 2   | 4    | 3.8   |
| 选项 C   | 3   | 4        | 5      | 3    | 5   | 5    | 4.2   |

权重: 适合性(25%), 成熟度(15%), 技能(20%), 性能(15%), 操作(15%), 成本(10%)

架构决策记录 (ADRs)

ADR模板

# ADR-[编号]: [标题]

## 状态
[提议 | 接受 | 弃用 | 被ADR-XXX取代]

## 上下文
[我们面临的问题是什么？需要做出什么决策？]

## 决策
[我们提议/做出的改变是什么？]

## 后果
### 正面
- [好处1]
- [好处2]

### 负面
- [权衡1]
- [权衡2]

### 中性
- [观察]

## 考虑的替代方案
### 替代方案1: [名称]
- 优点: [...]
- 缺点: [...]
- 为什么拒绝: [...]

反模式

反模式	问题	解决方案
大泥球	没有清晰的架构	建立有界上下文
分布式单体	微服务没有独立性	真正的服务边界
简历驱动	为经验选择技术	将技术匹配到需求
过早优化	在需要之前扩展	从简单开始，测量，扩展
象牙塔	架构脱离现实	演进式架构
金锤子	每个问题都用相同的解决方案	评估每个案例

参考资料

模式示例 - 详细实现
ADR仓库 - 示例决策记录

名称: 架构选择 描述: 系统架构模式包括单体、微服务、事件驱动和服务器less，使用C4建模、可扩展性策略和技术选择标准。在设计系统架构、评估模式或规划可扩展性时使用。

身份

约束

愿景

架构模式选择

输出模式

组件

技术选择

何时激活

架构模式

单体架构

微服务架构

事件驱动架构

服务器less架构

模式选择指南

C4模型

级别1: 系统上下文

级别2: 容器

级别3: 组件

级别4: 代码

可扩展性模式

水平扩展

缓存

数据库扩展

可靠性模式

技术选择

选择标准

评估矩阵

架构决策记录 (ADRs)

ADR模板

反模式

参考资料

名称: 架构选择描述: 系统架构模式包括单体、微服务、事件驱动和服务器less，使用C4建模、可扩展性策略和技术选择标准。在设计系统架构、评估模式或规划可扩展性时使用。