架构图绘制：从“CEO 套话”到“物理部署图”的实战心法
面向一线开发和准架构师，讲清架构图绘制：需求分析（系统上下文/用例模型/需求矩阵）、功能性模型（架构草图/模块关系图/时序图/ER图）、运行性模型（ALOM/LOM/POM/容灾）、架构决策/验证/服务模型与面试策略。
1. 架构师的立命之本：画实实在在的架构工件
画图才是架构师的看家本领：
- 项目管理 → 项目管理专家
- 产品思维 → 产品经理
- 团队管理 → 研发总监
- 画图 → 只有架构师才具备
这一章全部是实战：在 PowerPoint 里手画图，不一定精，但思想和思路要清晰。
2. 实战项目：点播平台媒资系统
2.1 CEO 的话（业务战略）
第一句：我要用全新的热门技术（分布式、NoSQL、对象存储），全部冲刷原有的企业软件资产，整个领域焕然一新。
第二句：我要建立一个数字化、网络化、自动化、高效率的节目制作、采编、播存管发布一体系统。
第三句：我要打造一个全方位的音视频资料服务业务平台。
理解：媒资平台 = 多媒体资料管理 = 存储 + 管理 + 转换 + 编目 + 发布
2.2 CTO 的话（系统目标）
原有系统：收入平台、转码平台、迁移系统、检索系统
整合目标：
- 存储数字化
- 编目（索引获取，方便检索）
- 素材转码
- 素材发布（推送到用户终端或 CDN）
业务流：把原来的工作模式和操作模式全取代，满足业务快速更新迭代需求。
3. 需求分析：系统上下文 + 用例模型 + 需求矩阵
3.1 系统上下文图（System Context）
系统：媒资管理系统（大圆圈，黑盒）
外部用户/系统：
- 外部内容供应商：提供内容上传
- 独立内容提供者：UGC 用户生成内容上传（抖音、B站 up 主、斗鱼直播）
- 系统管理员：管理基础架构和平台软件
- 媒资管理员：编目（描述视频内容、上传人、时间、关键词）
- 版权和内容审核系统：反黄反暴力、版权审核
- 内容发布代理：CDN、运营商缓存、内容转发频道
- 内容制作岛：非线性编辑、编解码处理（小媒资，一期不做）
关键点：系统上下文描述系统跟外面系统/用户的关系，是后续用例图的前置条件。
3.2 用例模型（Use Case Model）
媒资管理员用例（举例）：
- UC14：分配编目任务
- UC15：增加编目（快速浏览视频、分类、写特征、编目时间、主角名字、上传时间、敏感内容标记）
- UC16：内容审核（人工审核）
- UC17：编目管理（修改编目、标签更替）
- UC18：视频抽样（降低带宽，适用于手机平台）
- UC19：视频转码（传统格式 → MP4 等快速播放格式）
- UC20：模糊化处理（隐私保密）
- UC21：水印管理（平台版权声明）
用例详细描述（表格形式）：
- 用例编号、用例功能、用例目标、用例详细内容（文字 + 图片）
关键点：
- 用例模型描述系统要实现多少个 What 才能满足要求
- 每个用例必须有触发源（外围系统/外围用户）
- 没有触发源的需求不是真正的需求
3.3 需求矩阵
功能性需求矩阵（FR）：
- FR01：API 标准化（所有数据上传、迁移、下载、编目、搜索功能支持 API 接口）
- FR02：自动化编目索引和检索（快速上传、编目、快编、非编、检索虚拟化和自动化）
- FR03：非结构化编目索引和检索（类似百度识图，通过视频哈希/MD5 匹配，自动导出编目信息）
非功能性需求矩阵（NFR）：
- NFR01：安全性（用户认证授权、数据加密传输、零信任模型、密钥每月更换、只识别最新两个密钥）
- NFR02：可靠性（网络抖动秒级处理、运营商网络崩溃切换、集群、数据备份、容灾）
- NFR03：先进性（符合未来趋势的数据存储业务管理方式，领先竞争对手 3-5 年技术水平）
关键点：
- 用例描述要详细（少于 50 个用例可能有问题）
- 需求矩阵重点指引架构验证（不用太详细，但右边可以有很多细节）
4. 功能性模型：架构草图 + 模块关系图 + 时序图 + ER 图
4.1 架构草图（AOD：Architecture Overview Diagram）
两种画法：
1. 偏用户交互式：
- 内容供应商 → 数据导入 → 素材分离 → 媒资包存储（视频、音轨、海报、字幕、元数据）→ 数据分发 → 终端用户
- 制作岛：非线性编辑、特效处理、视频合成、渲染、转码
2. 偏逻辑分层式：
- 用户层 → 应用层 → 网络层 → 中间件层 → 数据库层
关键点：怎么快怎么来，可以在后续过程中不停补充、更新。
4.2 模块关系图（Component Relationship Diagram）
认证登录子系统例子：
- 外部服务（Web Service，API）
- 认证登录应用服务器（核心应用服务）
- 目录服务（LDAP/AD）
- 数据服务（审计日志）
关系：Use（调用关系）
4.3 时序图（Sequence Diagram）
工具：WebSequenceDiagrams.com 或 webchart.ihuha.cn
新用户注册流程：
- 客户 → Web 服务：访问
- Web 服务 → 认证登录应用服务器：注册
- 认证登录应用服务器 → 目录服务：新建用户
- 目录服务 → 认证登录应用服务器：完成（虚线回复）
- 认证登录应用服务器 → 数据服务：更新记录
- 数据服务 → 认证登录应用服务器：完成（虚线回复）
- 认证登录应用服务器 → Web 服务：注册成功
- Web 服务 → 客户：新用户创建完成
串行 vs 并行：
- 串行（大闸蟹从头串到底）：目录服务 → 数据服务（增强耦合，不好）
- 并行：认证登录应用服务器 → 目录服务 + 数据服务（解耦，好）
- 尽量采用并行，而不是全部串行
4.4 数据逻辑模型（ER 图）
媒资库（对象存储）：
- 内容：视频 + 音轨（一个对象，原数据媒资 ID + 内容）
- 原数据：海报、字幕、弹幕、评论、制作者、人物、创建时间、哈希编码、关键帧哈希
媒资索引（Elasticsearch）：
- 所有内容作为字段（除了视频和音频），每条记录是一个文档
- 关键词匹配、通配符搜索
关系：一一对应（一条索引对应一个对象存储的媒资内容）
5. 运行性模型：部署单元拆分 + 架构转换
5.1 部署单元拆分（DU：Deployment Unit）
四大部署单元：
- 展现单元（U）：用户界面
- 执行单元（E）：运行管理、入库接口、下载接口、存储管理、编目、检索、入库、下载、转码、水印、模糊化、抽样、工作流、生成索引
- 数据单元（D）：媒资操作记录、存储操作记录、索引、媒资库、工作流规则、对象存储、归档存储
- 安装单元（I）：搜索引擎安装、容器编排工具、消息队列
关键点：不是所有模块都要拆解成四个单元，有些模块只对应一个单元。
5.2 架构转换：三步走（乐高积木）
第一步：应用逻辑运行模型（ALOM：Application Logical Operational Model）
关键点：
- 定义场景和边界（数据中心、互联网、合作伙伴、总部）
- 摆放节点（ALN1-13：界面、运行管理、数据库、进出库、存储管理、编目、搜索、转换、工作流、容器编排、消息队列、对象存储）
- 连通节点（网络连线）
实战例子：
- 数据中心：媒资系统节点
- 互联网：独立内容提供者、内容发布代理
- 合作伙伴：外部内容供应商
- 总部：用户认证、版权系统、媒资管理员、系统管理员
第二步：逻辑运行模型（LOM：Logical Operational Model）
增加技术元素：
- DMZ 区：界面、蜜罐系统、防火墙
- 主数据中心：时间同步服务、负载均衡器、监控、运维管理、仲裁系统
关键点：
- 从 ALN（应用逻辑节点）→ LN（逻辑节点）
- 增加技术组件（防火墙、蜜罐、负载均衡、时间同步）
- 网络划分（DMZ、主数据中心、安全区、保密总线区）
第三步：物理运行模型（POM：Physical Operational Model）
物理节点替换：
- PN1 容器计算节点：5 台高密度计算节点机柜（每台 200 个刀片，共 1000 个节点，数万个容器）
- PN2 管理节点：6 台中小型服务器（时间同步、容器编排、ETCD）
- PN3 对象存储：5 套小型机 + 2 台高端光纤交换机 + 10 台存储服务器（在线数据百 PB）+ 3 套大型带库（离线数据上千 PB）
- 负载均衡器：一对最高端硬件负载均衡器
- 防火墙、蜜罐：实际设备图标
- 界面服务器：6 台服务器
关键点：
- 忽略部署单元（在 LOM 上达到最高潮）
- 重点看节点摆放、互通、高性能、高质量、高安全
- 采用真实图标、设备型号、名称
5.3 容灾多活
双数据中心：
- 主数据中心：生产中心
- 灾备中心：灾难备份中心
容灾机制：
- 应用服务器：无状态，准双活快速切换
- NoSQL（MongoDB）：Mongo Shake 异地容灾
- 对象存储：企业级光纤链路复制总线（实时复制，半秒到 1 秒延迟）
- 带库：企业级带库具有复制功能、容灾恢复功能
网络：
- 千兆/万兆以太网直通
- 光纤链路直通（SAN 网络）
- 专有网络、互联网访问
6. 架构决策 + 验证 + 服务模型
6.1 架构决策
架构决策目录：
- 范畴（存储层、应用层等）
- 决策编号、决策内容
架构决策记录（ADR）：
- 问题、假设、选项、结论、理由、决策过程
例子（存储层）：
- 决策一：在线存储用分布式文件系统还是对象存储？→ 选择对象存储（支持 API、直接放原数据）
- 决策二：归档文件用传统带库还是新型磁盘性存储？→ 选择带库（价格原因）
6.2 架构验证（RAID）
R：Risk（风险）
- 风险编号、风险描述、概率、影响、执行策略
- 例子：Elasticsearch 不同语言分词问题（小语种找不到插件）→ 开发分词引擎插件
A：Assumption（假设）
- 假设编号、假设内容、确认状态
I：Issue（问题）
- 问题编号、问题描述、解决方案
D：Dependency（依赖）
- 依赖编号、依赖内容、减少依赖策略
6.3 服务模型（乙方架构师）
内容：
- 服务承诺、时间点、技术方案（对象存储百 PB、服务器带宽、分布式容器化）
- 运行成本、采购成本、SLA
- 优势和价值
- 目标用户
7. 完整流程总结
第一步：业务战略确定（CEO、CTO 访谈）
第二步：行业标准调研（架构资产输入）
第三步：当前 IT 了解（调研表、访谈、架构资产）
第四步：系统上下文图
第五步：用例模型（黑盒变白盒）
第六步：架构资产找出（方法论资产）
第七步：非功能性需求分析（非功能性需求矩阵）
第八步：架构草图
第九步：功能性模型（模块关系图、时序图、ER 图）
第十步：运行性模型（ALOM → LOM → POM）
伴随全过程：
- 架构决策（架构决策目录 + ADR）
- 架构验证（RAID）
- 服务模型（乙方）
8. 面试实战：现场画图
8.1 第一题：画一下你设计过的系统的模块架构图
要点：
- 从架构草图开始，细化成模块
- 领域驱动设计或分层思路
- 模块关系图 + 时序图（挑一两个用例）
拿高分：
- 结合实例：为什么这样拆分？为什么这样设计？
- 交互图：A 调 B 调 C 调 D vs A 调 B、A 调 C、A 调 D（耦合度不同）
- 为什么这样选？有什么好处？做了什么牺牲？
8.2 第二题：画一下你设计过的系统的架构部署图
要点：
- ALOM、LOM、POM
- 从功能逐步增加非功能，最后形成部署
拿高分：
- 结合行业、熟悉的架构设计
- 为什么在这个环节加入这些技术组件（中间件、容器化、时间同步、用户管理、安全）
- 考虑到什么限制，做了什么产品选型
- 物理部署形式（异地容灾、双活、多活）
8.3 第三题：你如何组织和技术架构决策？
要点：
- 组织方式：JAD（联合架构决策）或 ARB（架构评审委员会）
- 工件：RAID、架构决策记录、架构验证工件
拿高分：
- 横向完整（方法论）+ 纵向深入（挑一两个点，如 Risk）
- 风险分析越透彻，越能体现架构师经验
- 当场写出架构决策工件框架、RAID 表格
- 举实例：如何决策、出现什么风险/问题/依赖、如何处理、如何成功上线
9. 总结：从需求到落地的完整流程
需求分析：
- 系统上下文图 + 用例模型 + 需求矩阵
功能性模型：
- 架构草图 + 模块关系图 + 时序图 + ER 图
运行性模型：
- 部署单元拆分 + ALOM → LOM → POM + 容灾多活
伴随全过程：
- 架构决策 + 架构验证（RAID）+ 服务模型
关键：通过架构立方体，从需求到功能到运行，一步步把架构图画清楚，最终实现可落地的架构和系统。
10. 延伸思考
- 挑选一个复杂的架构项目，用新学到的架构图思路重新画图
- 从需求到落地，架起漂亮的桥梁（不一定要金门大桥，小木桥也可以）
- 简洁快速地把需求落地实现
- 比较最新版架构图和之前版本，看看有没有长足进步
把架构师的基本功练扎实，把匠心精神练出来。
